Применение ученического эксперимента при изучении нового учебного материала

Педагогическое значение и состав ученического эксперимента. О большом значении химического эксперимента в обучений химии высказано много интересных и веских суждений как деятелями химических наук, так и педагогами. Ценят учебный химический эксперимент за то, что учащиеся при хорошей постановке обучения знакомятся на практике с некоторыми приемами научно-химических исследований. Ценят ученический эксперимент и как эффективный метод формирования системы научных понятий, и как метод обучения приемам рационального мышления. Педагогическая значимость ученического эксперимента зависит от целесообразного применения метода обучения. В методической литературе рассматриваются два метода, применяемых в руководстве ученическим экспериментом при изучении нового учебного материала: исследовательский и иллюстративный. В характеристике исследовательского метода нет единства у методистов и дидактов: одни чрезмерно усложняют требования, предъявляемые к исследовательскому методу в обучении, почти отождествляют его с научно-исследовательским; другие снижают эти требования, делают его общедоступным.

Усложненный вариант исследовательского метода включает:

1) разъяснение цели химического учебного эксперимента;

2) выдвижение учащимися гипотезы;

3) составление плана экспериментальной работы;

4) конструирование или монтаж приборов или установки для выполнения опыта;

5) выполнение опыта, наблюдения, записи:

6) вывод из наблюдений и составление отчета;

7) применение полученных результатов.

Такой сложный вариант исследовательского метода не может широко применяться в обучении химии в средней школе (его используют на внеклассных занятиях). Наиболее простой вариант этого метода описан известным методистом-педагогом К. П. Ягодовским^*, который указывает лишь два условия, необходимые для того, чтобы применяемый в обучении метод можно было назвать исследовательским:

^* (См.: К. П. Ягодовский. Исследовательский метод в обучении. М., Госиздат, 1929, стр. 67.)

1. Учащийся на основе изучения различных учебных объектов может с известной долей самостоятельности открыть неизвестный ему научный факт (узнать ранее неизвестные свойства вещества, особенности химической реакции и получить другие сведения).

2. На основе известных фактов (знания которых получены самим учащимся из опыта, из наблюдений или из книги) учащийся с известной долей самостоятельности может сделать неизвестное ему ранее научное обобщение.

Открытые учащимися научные факты и обобщения, неизвестные им, могут быть известны в науке. В зависимости от подготовленности учащегося и от других условий в исследовательском методе учащихся могут быть и другие признаки из указанной выше сложной схемы.

Иллюстративный метод называют в некоторых дидактических работах сообщающим методом или методом готовых знаний. Сущность же его заключается в следующем: учитель сначала сообщает то, что должно получиться в результате опыта, а затем в подтверждение к сказанному в качестве иллюстрации учащиеся выполняют опыт. Ученический химический эксперимент - сложный педагогический процесс. В нем можно различать четыре основные части: 1) изучение веществ (данных для опыта или полученных в результате опыта); 2) приготовление или использование готового прибора; 3) выполнение опыта; 4) составление отчета.

Изучение веществ. При выполнении химических опытов учащийся изучает вещества с различной степенью углубленности в зависимости от общей задачи и содержания опыта. Например, в процессе формирования понятия о реакции разложения при выполнении опыта учащемуся необходимо узнать внешний вид основной углекислой меди и двух продуктов ее разложения (воды и окиси меди). Третий продукт (углекислый газ) учащийся может обнаружить, зная его свойства (гасить горящую лучинку и мутить известковую воду).

Ознакомление с внешним видом веществ может осуществляться по первой или по третьей форме сочетания слова со средствами наглядности. В данном случае слово может быть как устным словом учителя, так и напечатанным в задании. Для обнаружения углекислого газа необходимо применять вторую или четвертую форму, так как о его появлении учащиеся судят на основе ранее полученных знаний: испытанием газа тлеющей лучинкой или пропусканием его через известковую воду.

Несколько сложнее обстоит дело с познанием таких физических свойств, которые не воспринимаются с помощью анализаторов: плотность, электропроводность, температуры кипения и затвердевания. Об этих свойствах судят по показаниям приборов. Например, при изучении процесса растворения учащийся испытывает электропроводность чистой воды и веществ, подлежащих растворению, а затем электропроводность полученного раствора. И в этом случае учащийся воспринимает показание прибора (загорается лампочка) как непосредственно воспринимаемое свойство раствора. Для учащихся VII класса, которым неизвестны электрохимические процессы электролиза, накал нити электролампочки является таким же индикатором, как лакмус при испытании растворов кислот и щелочей. У учащихся X класса, знающих процессы электролиза, устанавливается короткая связь между показаниями прибора и свойствами вещества.

Известковую воду используют тоже как индикатор для обнаружения углекислого газа в опытах VII класса.

Несколько сложнее изучать вещества, которые получаются в результате опыта. В этом случае могут применяться и другие формы сочетания слова со средствами наглядности. Но во всех случаях процесс изучения веществ при выполнении химических опытов сходен с изучением раздаточного материала.

Ознакомление учащихся с приборами. На уроках химии учащиеся имеют дело с особым видом средств наглядности - с приборами, аппаратами, применяемыми для осуществления физических или химических явлений. Эти подсобные средства являются в то же время и предметами изучения. Некоторые из приборов и конструкций выдаются учащимся в готовом виде, другие должны монтироваться ими или конструироваться.

Рассмотрим сначала способы ознакомления учащихся с приборами, предлагаемыми им в собранном виде. При организации такой работы должны решаться две учебные задачи:

1) создание у учащихся правильных представлений о приборе в целом и его частях;

2) понимание соответствия его назначению в изучаемом процессе.

Если учитель ограничивается решением только одной первой задачи (что часто встречается в практике обучения химии), то умственная деятельность учащихся будет такой же, как и при изучении внешнего облика какого-либо предмета. Процесс может проходить так же, как и в работе с раздаточным материалом, с применением первой или третьей формы сочетания слова со средствами наглядности. Но при таком способе ознакомления учащихся с прибором упускается из виду связь между его устройством и назначением. Не представляя себе достаточно ясно, что и как должно происходить в приборе, учащиеся не могут осознать назначение и взаимосвязь его деталей.

Иначе проходит процесс, если учитель наметил решение и второй задачи - выявить связь между конструкцией прибора, материалом, из которого он изготовлен, с одной стороны, и свойствами реагирующих веществ и условиями реакции - с другой. В этом случае сочетание слова учителя с показом прибора, или его изображения будет более сложным. Учитель может при его описании сообщить о назначении не только всего прибора, но и отдельных частей или же повести так беседу о приборе, что учащиеся сами догадаются об этом.

Приведем пример такого объяснения готового прибора. "Цель вашей работы состоит в том, чтобы наблюдать, какие изменения будут происходить при сильном нагревании еще одного вещества (до этого учащиеся наблюдали демонстрационный опыт разложения окиси ртути), которое имеет длинное название - основная углекислая медь. Чтобы можно было наблюдать, что происходит при нагревании этого вещества, нужно поместить его в какую-либо стеклянную часть прибора. В химических лабораториях пользуются для этой цели стеклянными ретортами и пробирками. (Обыкновенные тонкостенные колбы не выдерживают сильного нагрева, а толстостенные сосуды совсем непригодны для этой цели.) Для опыта нужно взять небольшое количество вещества и поместить его в стеклянную пробирку. В результате реакции возможно образование и газообразных веществ. Чтобы узнать, какой это газ, его нужно собрать и затем испытать. Учащиеся знают кислород и углекислый газ и могут различить их с помощью тлеющей лучинки. Оба эти газа тяжелее воздуха - их можно собрать прямо в стакан".

Эта инструкция может быть прочитана учащимися по книге или дана учителем. В таком случае учитель не только сообщает о внешнем виде предмета, но и вскрывает связь между его частями и объясняет устройство прибора. В этом примере показана четвертая форма сочетания слова учителя со средствами наглядности: учащиеся приобретают знания о приборе, его назначении, о связи между его частями сначала со слов учителя, а затем наблюдают и сам прибор.

Но для ознакомления с устройством прибора можно применять и вторую форму.

Учитель. Цель вашей практической работы состоит в выяснении того, какие изменения происходят и какие вещества получаются при сильном нагревании основной углекислой меди. Нужно также определить, в чем нагревать: в стакане, в колбе, в реторте или в пробирке (показывает эти предметы).

Учащийся. В реторте.

Учитель. Почему?

Учащийся. Потому что реторта не лопается при сильном нагреве, а стакан и колба лопнут.

Учитель. А еще в чем можно нагревать основную углекислую медь?

Учащийся. Можно в пробирке.

Учитель. Вы будете брать для опыта малые количества вещества. Значит, лучше воспользоваться пробиркой. А как вы соберете вещества, которые будут получаться? Ведь могут образоваться и твердые вещества, и газы.

Учащийся. Нужно пробирку закрыть пробкой, а в пробирке сделать отверстие, через которое вставить трубочку, как в опыте разложения окиси ртути. Если будет выделяться газ, мы соберем его в пробирку.

Учитель. А если много газа получится, тогда во что будете собирать?

Учащийся. Тогда будем собирать в банку.

Учитель. А какие газы вы умеете распознавать и как?

Учащийся. Можно узнать кислород: в нем тлеющий уголек вспыхивает.

Учащийся. Можно узнать углекислый газ: в нем горящая лучинка гаснет.

Учитель. А еще как можно узнать углекислый газ?

Учащийся. При пропускании его через известковую воду она становится мутной.

Учитель. Сейчас вам дадут приборы для разложения основной углекислой меди. Осмотрите их внимательно и определите, где должно находиться нагреваемое вещество, куда пойдут газы и где они будут испытываться. При таком способе ознакомления с прибором учитель организует более активную умственную деятельность учащихся, обеспечивая им возможность самостоятельно решать ряд вопросов, связанных с изучением прибора. Как видим, знакомство с готовым прибором может проходить разными способами, имеющими различную педагогическую ценность при равных условиях. Каждый из вариантов и того и другого метода может быть методически оправданным в зависимости от условий применения ученического эксперимента. Эти условия и их влияние на выбор метода те же, которые рассматривались при выборе методов демонстрации химических опытов.

Более сложным процессом является ознакомление учащихся с собиранием прибора из готовых деталей. Этот процесс качественно отличается от ознакомления с готовым прибором, так как наблюдения учащихся связываются с их физическими действиями. В этом процессе взаимосвязаны: слово учителя и его действия, наблюдения и мыслительная деятельность учащихся, физические действия, направленные на реализацию того, что создано воображением учащегося. В практике наблюдаются разные способы руководства этой работой.

1. Учитель показывает прибор и рассказывает, как его монтировать.

2. Учитель показывает на рисунке или чертеже прибор и рассказывает, как нужно собирать его из готовых деталей.

3. Учащиеся изготовляют прибор по указанному рисунку или чертежу или по данному образцу.

4. Учащиеся получают задание самим придумать и приготовить прибор для данной реакции.

Рассмотрим каждый из этих вариантов. Для выяснения значения рассказа (устной инструкции) и показа (каждого в отдельности) были проведены педагогические эксперименты, обучающие и индивидуальные. Каждый учащийся должен собрать прибор (рис. 9) для изучения растворимости селитры при разных температурах. В опыте участвовали две группы. Каждый учащийся первой группы собирал прибор после выслушивания рассказа учителя (учитель не касался деталей прибора). Учащиеся второй группы собирали прибор после показа монтажа учителем (учитель делал все молча). Перед каждой инструкцией учитель разъяснял назначение прибора, который предстоит изготовить. Весь процесс сборки прибора был расчленен для наблюдений на 13 операций, каждая из которых определялась как отдельная часть работы.

Рис. 9. Приборы для изучения растворимости селитры

В процессе наблюдений за работой учащихся обращалось внимание на то, все ли операции выполнял каждый учащийся и в какой последовательности. Можно было ожидать лучших результатов тех работ, которые выполнялись на основе показа. Экспериментами эти ожидания не подтвердились. Когда учащиеся собирали прибор после показа, не сопровождавшегося словесными пояснениями, они пропустили 26% от всего числа операций. В тех же работах, которые проводились после словесной инструкции, не сопровождавшейся показом, учащиеся пропустили только 14% операций. Результаты этих опытов противоречат той сравнительной оценке значимости слова и средств наглядности, которая принята на веру многими учителями химии. В тех случаях, когда сопоставляется познавательное значение слова со средствами наглядности, безоговорочно отдают предпочтение наглядности.

Для сравнения было проведено несколько экспериментов, в которых инструкция к самостоятельному монтированию прибора состояла из рассказа учителя, сопровождаемого показом. Как и надо было ожидать, учащиеся в этом случае выполняли все операции полностью и в той последовательности, которая была указана в инструкции. Вследствие надежности такого способа воспитания умений и навыков он рекомендуется безоговорочно как лучший. Но возникает вопрос: действительно ли такой способ инструктирования является лучшим при всех условиях? Не слишком ли ограничивается самостоятельность учащихся, не нагружается ли их память и не упускается ли из виду развитие мышления? Нельзя ли представлять учащимся больше самостоятельности в собирании прибора? И опыт лучших учителей, и специальные педагогические исследования отвечают на последний вопрос положительно. Например, одна учительница дает такое задание учащимся IX класса: "Вы будете изучать свойства аммиака, сегодня же испытаете отношение этого вещества к кислотам серной и соляной. Для этого нужно получить аммиак взаимодействием твердой щелочи едкого кальция с солью аммония (при нагревании) и собрать прибор. Детали прибора у всех на столе. Учтите известные вам свойства аммиака".

Для большинства учащихся изготовление прибора оказывается интересной и легкой задачей. Те, которые не хотят думать, ищут рисунок этого прибора в учебнике. Но применение такого способа изучения прибора имеет большое значение для политехнического образования и требует достаточной подготовки учащихся по химии. При недостаточной подготовленности такие задания оказываются не по силам учащимся, что можно видеть из следующего описания опыта. Учащимся VII класса было предложено собрать прибор для растворения селитры при разных температурах. В инструкции указывалась лишь задача опыта и общие указания относительно способа и решения, "Цель настоящего опыта выяснить, в какой воде - горячей или холодной - больше растворится селитры. Для этого нужно влить в колбочку определенное количество воды (200 мл) и вносить в нее селитру по одной ложечке до растворения ее в воде. Для ускорения растворения нужно взбалтывать содержимое колбы. Когда в колбе останется заметное количество нерастворившейся селитры, тогда нагрейте содержимое колбочки до 50°С и заметьте, растворится ли вся селитра в подогретой воде". Прибор соберите сами. У вас на столе находится железный штатив. Учитель показывает и называет детали прибора, указывает их назначение, но не сообщает, в какой последовательности нужно собирать прибор. Учащийся сам должен определить эту последовательность, зная задачу и содержание опыта. Указание о тем, что опыт нужно производить в колбочке и при нагревании, а также объяснение учителя о назначении всех деталей прибора должны были помочь учащимся монтировать прибор. Наблюдения за выполнением работы показали, что эта задача оказалась для большинства учащихся сложной. Они оказались не в состоянии планировать такую сложную работу.

Многие начинали опыт не с подготовки прибора, а с процесса растворения селитры в холодной воде. Когда появилась необходимость нагревать прибор, они стали монтировать его, при этом применяли метод проб и ошибок. Не определив в начале, на какой высоте должно находиться донышко колбы (а следовательно, и сетка, кольцо и муфта с держателями), одни из них укрепляли весь прибор слишком высоко, другие - слишком низко (пришлось разбирать и снова собирать прибор). В результате оказалось, что они пропустили в среднем 45% от всего количества операций, которые должны были выполнить в рациональной последовательности.

В практике обучения химии учитель часто включает в задание короткую фразу: "Соберите прибор, изображенный на рисунке таком-то". Если прибор очень прост, то учащиеся, даже не имеющие опыта, все же с такой задачей справляются. Например, они быстро собирают прибор для получения кислорода. Но в этом случае необходимы два дополнительных указания: как закрывать пробирку, чтобы не раздавить ее, и как испытывать герметичность прибора. В старших же классах в таких указаниях нет необходимости, так как это приучает к несознательному отношению к работе. По мере овладения техникой химического эксперимента и умения пользоваться рисунком учащиеся могут собирать и более сложные приборы.

Но чтобы научить учащихся пользоваться для изготовления прибора его описанием и рисунком, нужно следить за тем, чтобы они сознательно пользовались и тем и другим. В практике часто наблюдаются случаи механического выполнения инструкции. Воспитательное значение таких работ снижается. Поэтому использование рисунка при монтировании сравнительно простых приборов, применяемых в обучении химии на лабораторных занятиях, может иметь разные педагогические результаты в зависимости от способа руководства работой учащихся. В связи с этим возникает вопрос о том, какой способ изображения прибора уместен в обучении химии: геометральный или в перспективе, т. е. схематический чертеж или рисунок. Исследование показало, что изображение прибора в перспективе больше соответствует реально существующему прибору, и в сознании учащихся легче образуются представления не только о приборе, но и о самом опыте. Этот рисунок кажется им значительно проще и понятнее схематического чертежа. Но при монтаже по рисунку более сложного прибора для выполнения нового для учащихся опыта преимущества оказываются на стороне схематического чертежа, так как в нем более явно отражена идея прибора, указаны связи его частей. Рисунок прибора более уместен в начале обучения химии и в тех случаях, когда нужно активизировать память. Чертеж или изображение в прямоугольной проекции более способствует развитию мышления, воображения, творчества. Учащиеся старших классов охотнее прибегают к чертежу, когда хотят показать какие-либо связи не только между деталями рисунка, но и между понятиями вообще.

Кроме того, требования художников к рисункам в учебниках не имеют достаточных педагогических оснований. Художники заботятся только о выдержанности стиля, принятого автором или художником, и изображают приборы только либо в прямоугольной проекции, приближаясь к чертежу, либо рисуют в перспективе. В действительности нужны и те и другие способы изображения приборов в зависимости от педагогических целей и условий обучения. Чтобы работа по рисунку, чертежу была эффективной, учителю необходимо при организации такой работы достаточно хорошо знать ее сложность и степень готовности учащихся. Они должны приобрести не только технические навыки, но и умения видеть связь между устройством аппарата и происходящими в нем процессами, а также научиться "проектировать" аппараты для осуществления заданных процессов.

Практическое выполнение опыта. Основной частью ученического эксперимента является осуществление тех процессов, для которых собираются приборы. Эта наиболее ответственная часть включает: манипулирование приборами и другими предметами, относящимися к технике эксперимента, наблюдение за ходом процесса, управление им и вывод на основе наблюдений.

При разных способах руководства этой учебной работой по-разному сочетаются умственные и физические действия учащихся. Рассмотрим кратко ход учебных занятий и их результаты на примере лабораторного урока, проведенного в седьмых классах разными методами, на тему "Реакция соединения серы с железом". Для начала формирования понятия о типе реакции соединения по иллюстративному методу учитель знакомит учащихся с реакцией соединения серы, с железом и включает в учебный процесс ученический эксперимент. Самостоятельным работам учащихся он предпосылает сообщение о сущности этой реакции, отличие этого процесса от механического смешивания и от реакции разложения. Сообщает, что сера и железо - простые вещества, обладающие различными свойствами. Железо - светло-серый металл, а в порошке оно почти черного цвета, притягивается магнитом, реагирует с соляной кислотой, при этом выделяется газ без цвета и запаха. Сера имеет светло-желтый цвет, не притягивается магнитом, не реагирует с кислотой. При смешивании порошков серы и железа не обнаруживается ни разогревание, ни охлаждение смеси. Сообщения обычно сопровождаются показом опытов. После этого учитель предлагает учащимся проделать те же опыты самим и записать то, что они наблюдали из того, о чем рассказал. Выполняя лабораторную работу, учащиеся не приобретают новых знаний, а лишь уточняют их, наблюдая предметы и процессы на близком расстоянии. Кроме того, они приобретают навыки в самостоятельной работе по указаниям учителя или по письменной инструкции и навыки по технике химического эксперимента. Опыты, выполняемые учащимися, служат подтверждением тому, что они узнали от учителя. Результаты наблюдений они записывают раньше самих наблюдений. Но в случае расхождения между тем, что они наблюдают и тем, что узнали от учителя раньше, учащиеся относятся с большим доверием к тому, что слышали от учителя. Иначе организуется лабораторная работа на ту же тему с применением исследовательского метода. Тема та же, а цель другая: учащиеся, выполняя химические опыты самостоятельно под руководством учителя, обучаются приобретать знания на основе опытов и наблюдений. Например, в беседе, подготовляющей учащихся к лабораторным занятиям на тему "Реакция соединения", учитель предлагает вопросы для уточнения знаний о том, какие явления называются химическими, чем они отличаются от механического перемешивания веществ, как объяснить наблюдавшийся ими опыт разложения окиси ртути на основе атомно-молекулярной теории. После этого он формулирует тему и цель лабораторных занятий, предлагает план этой работы:

1. Изучение свойств железа (в порошке): а) внешний вид, б) реагирует ли с кислотой (признак реакции - выделение непахнущего газа).

2. Изучение серы.

3. Изучение смеси серы и железа.

4. Осуществление химической реакции соединения серы и железа. (Учитель дает указания по технике выполнения этого опыта.)

5. Изучение свойств сернистого железа.

6. Выводы.

Так как эта работа проводится в начале обучения химии, когда у учащихся нет еще навыка выполнять самостоятельные работы в течение длительного времени, то учитель делает указание к каждому пункту плана и после выполнения каждой части плана проводит коллективную проверку. Вывод из работы формулируют также в обобщающей беседе.

Из анализа двух вариантов уроков можно сделать следующие выводы:

1. Учащиеся выполняли лабораторные работы с большим интересом, это можно объяснить тем, что они имели возможность что-то делать руками.

2. При более тщательном наблюдении за отдельными учащимися обнаружились существенные различия в выполнении ими опытов и фиксации результатов.

Учащиеся, работавшие по первому варианту (иллюстративному методу), сначала заполняли таблицу, описывая свойства веществ, а затем проводили опыты. Такой порядок работы был естественным для них, так как эти свойства были им известны, а опыт нужен для того, чтобы посмотреть, что они записали в тетради. Учащиеся, работавшие по второму варианту, так поступать не могли. Они должны были сначала делать и наблюдать, а после этого записывать, что они сами узнали из опыта. Это обстоятельство обязывало их быть внимательными к практической работе, наблюдениям и находить нужные слова для описания того, что они узнали из опытов.

Важным звеном в исследовательском методе является гипотеза. Но в описанном опыте формирования понятия о реакции соединения гипотеза отсутствовала, а познавательный процесс проходил от непосредственного восприятия к обобщению чисто индуктивным путем. Такой вариант исследовательского метода приводит к положительным результатам. Но из этого совсем не следует, что гипотеза исключается из состава учебного исследовательского метода. Преимущество варианта исследовательского метода, включающего гипотезу, обнаруживается при сравнении двух уроков, проведенных на одну и ту же тему - "реакция замещения". Для формирования понятия об этом типе реакции используют опыт взаимодействия раствора хлорной меди с железом или цинком. Этот опыт либо демонстрирует учитель, или выполняют учащиеся. Учитель формулирует цель опыта (выяснить, реагирует ли железо с раствором хлорной меди, если peaгирует, то какие изменения с веществами происходят); затем он предлагает проделать опыт, но предварительно указывает, что нужно сделать. По окончании опыта учащиеся объясняют его с помощью атомно-молекулярной теории и делают вывод. Опыт обычно проходит быстро, и результат эффектен с внешней стороны. Затруднения начинаются, когда учащиеся пытаются объяснить опыт на основе атомно-молекулярной теории. Они уверенно заявляют, что железо вытесняет медь из хлорной меди, но понимают это не так, как предполагает учитель. На вопрос, какие изменения происходят с железом (гвоздиками, скрепкам и или другими железными предметами, опущенными в раствор хлорной меди), они отвечают, что железо не изменилось, а только покрылось медью. К сожалению, такое ошибочное понимание учащимися явления, основанное на их наблюдении, часто не замечает учитель. Он не замечает, что учащиеся обозначают словом "замещает" то, что не соответствует его действительному значению в химии. Поэтому в обобщающей беседе после лабораторных занятий учитель часто недоумевает, почему учащиеся затрудняются обозначить это явление химическим уравнением. Убеждение в том, что железо будто бы осталось безучастным в этой реакции, сохраняется у многих учащихся и после урока.

Иначе проходил урок по второму варианту. Учитель после формулирования задачи опыта вместе с учащимися сделал предположение о том, что может произойти между молекулами хлорной меди и атомами железа, если они встретятся в растворе. Для учащихся, не знающих еще химических свойств этих веществ, кажутся одинаково возможными три предположения:

1. Произойдет реакция соединения и получится вещество, отличающееся от железа и хлорной меди, поэтому изменится их внешний вид.

2. Железо вытеснит хлор. Учитель показывает колбу с хлором, чтобы учащиеся по окраске этого газа узнали реакцию.

3. Железо вытеснит медь, соединившись с хлором. Внешний вид меди известен. Раствор хлористого железа (или сернокислого закисного) учитель показывает. Учащимся остается выяснить, какое из этих предположений верное.

Несмотря на то что учащиеся только что ознакомились с атомистической теорией, они заинтересовались задачей; предсказать химическое явление на основе теории. Они с большим старанием писали предполагаемые реакции и интересовались признаками каждой из них. Интерес достиг апогея, когда приступили к опыту, который длился одну-две минуты, оставив экспериментаторов в неизвестности. Затем послышались возгласы: "Медь появилась!", "Третье предположение правильное!" Но и после этого вывода наблюдения продолжались.

Объяснение этой реакции на основе атомно-молекулярной теории теперь по силам всем учащимся, выполнявшим опыт, для проверки теоретических предположений. Одно из них оказалось правильным (оно уже было записано перед опытом).

Второй вариант кажется слишком элементарным и включает как бы подсказку вывода из опытов. Но в действительности это не так. Не следует упускать из виду составление предположений и изображение предполагаемых реакций схемами в свете атомно-молекулярной теории. Приучение школьников к предположительным решениям экспериментальных задач представляет важную методическую проблему. Это обучение можно начинать рано и даже в процессе приобретения учащимися новых для них знаний. В рассмотренном примере предположение на основе теории строения вещества составлялось при участии учителя. Но в старших классах учащиеся могут сами делать предположения.

Расчленение ученического эксперимента на три части (изучение веществ, ознакомление с приборами, их изготовление, выполнение практических действий для осуществления химических реакций) и анализ каждой из этих частей показывают возможность и целесообразность применения разных вариантов исследовательского и иллюстративного метода в каждой части в зависимости от целей и условий обучения. Например, ознакомление с прибором может проходить по иллюстративному методу, а осуществление основной химической реакции по исследовательскому методу, и наоборот. Могут быть и другие сочетания этих двух основных методов. Следовательно, вопрос о том, какой метод - иллюстративный или исследовательский - целесообразно применять в руководстве ученическим экспериментом, гораздо сложнее, чем это описано в литературе по методике химии. Во всяком случае нельзя характеристику исследовательского метода ограничивать какой-либо схемой, включающей множество жестких, безоговорочных требований. Можно выделить лишь то основное, без чего метод нельзя назвать исследовательским. К таким признакам относятся следующие:

1) доведение до ясного понимания учащихся учебной цели химических опытов; 2) самостоятельное решение всей задачи или какой-либо ее части. Этой задачей может быть приобретение знаний каких-либо фактов или новое для учащихся обобщение известных им фактов. В зависимости от подготовленности учащихся к сложности учебных задач лабораторных занятий исследовательский метод может включать, кроме осознания цели, разработку гипотезы, составление плана работы и самостоятельное нахождение технических средств выполнения опытов. При сравнении эффективности методов демонстрации средств наглядности отмечалась большая прочность знаний учащихся и развитие наблюдательности как показатели преимуществ тех форм сочетания слова и средств наглядности, которые входят в состав исследовательского метода обучения.

При исследовании ученического эксперимента важно выявить степень переноса учащимися приобретенных ими умений для решения сходных, но не тождественных учебных задач. Наблюдениями на уроке не представляется возможным решить эту методическую задачу. Поэтому рассмотрим результаты индивидуальных обучающих экспериментов, проведенных на эту тему.

В опытах участвовало 16 учащихся VII класса. Каждый должен был выполнить четыре опыта, из которых два опыта имели обучающий характер, а два - контрольный. Из обучающих опытов один давали по иллюстративному методу, другой - по исследовательскому. Контрольные опыты давали в форме таких экспериментальных задач, которые соответствовали обучающему эксперименту. В качестве первого обучающего опыта предлагалось получить гидроокись меди действием едкого натра на раствор сульфата меди. Контрольным опытом к нему было получение гидроокиси железа действием едкого натра на раствор хлорида железа. В качестве второго обучающего опыта было предложено получить углекислый газ действием соляной кислоты на карбонат натрия, а контрольным опытом к нему был опыт получения сернистого газа действием серной кислоты на сульфит натрия. Задания (инструкции) для выполнения каждого из обучающих опытов были составлены в двух вариантах: один предусматривал подготовку учащихся к выполнению опыта по исследовательскому методу, другой - по иллюстративному методу.

Наблюдения за работой учащихся и анализ их контрольных работ показали явное преимущество исследовательского метода. Это особенно заметно при решении не простых, а более сложных (но посильных) экспериментальных задач. Такой вывод находится в противоречии с распространенным мнением о том, что исследовательский метод якобы применим для решения самых простых задач. Но это мнение обычно только высказывается, но не подтверждается конкретными примерами. Более ярко и убедительно показывают преимущество исследовательского метода наблюдения и качественный анализ работ одного и того же учащегося со средней успеваемостью. Выслушав внимательно инструкцию к простому обучающему опыту, составленную по иллюстративному методу, он проводил опыт не совсем удачно, а контрольный аналогичный опыт не мог выполнить самостоятельно.

Совершенно иначе выполнял этот учащийся более сложный обучающий опыт, подготовка к которому была проведена по исследовательскому методу. Правильно собрал прибор, аккуратно провел опыт, подробно написал отчет. Это сказалось и на решении экспериментальной задачи контрольного опыта. Он выполнил опыт сознательно и даже правильно ответил на дополнительный вопрос. Описанный педагогический эксперимент, несмотря на некоторые его недостатки, представляет большой интерес, так как показывает возможность учитывать в результате обучения не только приращение знаний учащихся, но и некоторые продвижения в их развитии.

Зависимость результатов применения методов лабораторных занятий от цели и условий их организации. Возможность и целесообразность применения каждого из описанных методов зависят от педагогических задач: сложности вопроса, для решения которого применяется ученический эксперимент, состояния знаний и умений учащихся, и сложности самого опыта. Если педагогическая задача ограничивается усвоением учащимися только знаний фактов и не ставится других целей и путь овладения этими знаниями несложен, то преимущество будет на стороне иллюстративного метода, как более простого для учителя и экономного по времени. Например, при ознакомлении учащихся с внешним видом веществ учитель может назвать физические свойства веществ, а затем учащиеся при выполнении опыта сами еще раз рассмотрят их. Знания учащихся будут несколько менее прочными, чем при использовании исследовательского метода, но процесс усвоения проходит проще. Если с этими веществами учащийся будет не раз встречаться в обучении химии, то прочность этих знаний станет достаточной. Если же учитель преследует более сложную педагогическую цель - развитие наблюдательности или мышления, то нужно пользоваться исследовательским методом. Но при всем желании учитель не может успешно применять исследовательский метод, если теоретический вопрос оказывается слишком сложен для такого изучения.

Одним из условий успешного применения исследовательского метода является наличие умений учащихся замечать изменения, кажущиеся для неопытных экспериментаторов незначительными. Например, учащиеся VII класса не могут самостоятельно заметить появление твердых частиц при нагревании насыщенного на холоду раствора извести.

Лимитируют применение исследовательского метода в ученическом эксперименте и технические трудности его выполнения. Например, опыт сжигания железной проволоки или стального пера в кислороде проходит удачно только в том случае, если учитель разъяснит достаточно подробно, что происходит в начале опыта (горение запала), как изменяются условия горения при погружении загоревшейся проволоки ко дну банки с кислородом, зачем нужны круговые движения и т. д. Затрудняет применение исследовательского метода и сложность оборудования, которое применяется в ученическом эксперименте, так как ученик должен изучать его детали, выяснять их назначение и взаимосвязь, что отвлекает внимание от основной задачи, для решения которой производят опыт.

Из изложенного следует, что выбор метода руководства ученическим экспериментом представляет сложную задачу, требующую от учителя точного определения общих и частнометодических задач и правильного учета указанных выше условий.