Компетентнісний підхід до формування хімічних понять

У статті проаналізовано підходи до формування хімічних понять, поширені у сучасній педагогічній практиці, їх переваги та недоліки, умови застосування; дано загальну характеристику запропонованого автором компетентнісного підходу до формування хімічних понять.

Актуальність дослідження. Проблема формування і розвитку понять є однією з найважливіших у процесі навчання. Сáме поняття, разом із науковими фактами, законами та теоріями є основними структурними елементами наукових знань. Засвоєння понять забезпечує оволодіння школярами основами наук і в той же час стимулює розвиток їхнього мислення.

Питання формування та розвитку понять постійно знаходиться в центрі уваги вчених та вчителів-практиків.

Проблеми теорії та методики формування природничонаукових понять досліджують філософи, психологи, педагоги Н.М.Буринська, Л.П.Величко, Л.С.Виготський, Є.К.Войшвілло, М.М.Гладюк, Б.М.Кедров, Н.Є.Кузнєцова, Г.В.Усова, Н.Н.Чайченко, С.Г.Шаповаленко та багато інших.

Значну увагу до даного питання виявляють і педагоги-практики. У дисертаційному дослідженні О.О.Гирі  наведені результати опитування вчителів про те, які елементи системи наукових знань вони вважають провідним у власній педагогічній діяльності. Згідно з даними опитування більше 40% учителів найважливішими елементами знань визнають поняття, що більше ніж удвічі перевищує відсоток відповідей, у яких провідними елементами знань називаються наукові факти, теорії або закони [1, с. 66].

У той же час аналіз шкільної практики показує недостатній рівень засвоєння учнями основних хімічних понять. Неправильне, недостатнє, нераціональне формування понять і вмінь С.Ф.Решнова та І.П.Банківський називають основними причинами типових недоліків у знаннях та вміннях учнів з хімії [7, с. 16].

Міжнародне дослідження з оцінки якості природничо-математичної освіти – ТІМSS, яке проводилося у травні 2005 року в Україні,  показало, що лише біля 50% учнів восьмого класу виявили розуміння суті основних понять хімії [4, с. 9-10], тоді як, згідно з дослідженнями проблеми моніторингу якості освіти, проведеними С.Є.Шишовим та В.А.Кальней, педагогічним результатом, який не потребує подальшої корекції, визнається оволодіння школярами кожною навчальною ціллю на рівні 85% [9, с. 60].

Проте засвоєння понять не обмежується розумінням їх суті, а, як зазначає Н.Є.Кузнєцова, передбачає вільне і творче оперування ними [3, с. 17]. Дослідження ТІМSS виявило нездатність значної частини школярів використовувати отримані знання для пояснення явищ навколишнього світу, розв’язання проблем практичного характеру, що виникають або можуть виникнути в реальному житті: правильно або частково правильно виконати завдання, які вимагали здатності використовувати знання у практичній  діяльності, змогли лише 25,6% школярів [4, с. 10-11].

Недостатній рівень засвоєння школярами понять, які є елементами наукових знань, їх невміння використовувати набуті знання для пояснення явищ повсякденного життя, розв’язування завдань практичного характеру, вирішення реальних проблем, викликає обґрунтоване занепокоєння. З цього приводу Габор Халаш наголошує: «Суспільство утримує школу не для того, щоб школярі вчились, але для того, щоб вони набували знань, які, хоч і важливі самі по собі, головне – вони повинні дати можливість діяти, створювати цінності, створювати продукт, розв’язувати проблеми» [8, с. 1].

Таким чином, виникає протиріччя між важливим значенням формування основних хімічних понять, розробленістю даного питання в науковій та науково-методичній літературі, постійною увагою до нього вчителів і недостатнім рівнем засвоєння понять школярами, їх нездатністю використовувати набуті знання для вирішення практичних проблем, що спонукає до пошуків нових підходів до розв’язання даного питання.

Тому мета нашої статті полягає в аналізі існуючих підходів до формування хімічних понять,  визначенні їх найважливіші особливостей, переваг та недоліків, умов застосування. У статті подана загальна характеристика принципово нового – компетентнісного – підходу до формування хімічних понять, як відповіді на пріоритетні завдання сучасної освіти: переорієнтацію з процесу на результат, забезпечення здатності учнів на основі здобутих знань самостійно аналізувати процеси, явища, що відбуваються у навколишньому світі,  вміння використовувати здобуті знання для розв’язання практичних завдань, раціонального розв’язання проблем, що виникають у реальному житті; розкрити особливості використання життєвого досвіду школярів у процесі реалізації компетентнісного підходу до формування понять.

Аналіз науково-педагогічної літератури та наш власний досвід свідчать, що основними підходами до формування хімічних понять, поширеними в сучасній педагогічній практиці, є генетичний [6, с. 66-67], структурний [6, с. 67], системний [3, с. 12-13] та діяльнісний [3, с. 15]. Усі вони, за винятком останнього, прийшли в освіту з науки.

Традиційно хімія розвивалася на основі генетичного підходу, який передбачав емпіричне вивчення властивостей речовин та їх перетворень, на підставі чого робився гіпотетичний висновок про  внутрішню будову речовини, її структуру.

Наприклад, на початкових етапах розвитку хімії до кислот відносили всі речовини, розчини яких мали кислий смак. Це характерно для донаукового етапу хімії, коли вивчення речовин здійснювалося переважно емпіричним шляхом, а теоретичні висновки робилися в незначній мірі. Поступово накопичувалися факти, які свідчили про загальні властивості кислот, наприклад, про їх здатність реагувати з металами. Було висловлене припущення, що ці властивості кислот пояснюються наявністю у їх складі Оксигену. Проте подальші дослідження довели, що деякі кислоти, зокрема соляна, не містять Оксигену. У результаті киснева теорія кислот А.Л.Лавуазьє змінилася водневою теорією, яку розробили Г.Деві та Ю.Лібіх. Згідно з цією теорією кислотами називаються речовини, які містять атоми Гідрогену, здатні заміщуватися на метали.

Отже, за генетичного підходу до формування понять відбувається перехід від чуттєво-конкретного, яке пізнається в речах, до абстрактного і поширення цих теоретичних узагальнень на весь клас споріднених об’єктів.

Наприкінці ХІХ на початку ХХ століття генетичний підхід в хімії змінюється структурним, який до цього використовувався переважно при вивченні макро- та мегаоб’єктів (механіка, астрономія). При цьому з'ясування структури об’єктів дозволяє робити передбачення про їх властивості та походження. Впровадження структурного підходу в хімію сприяло створенню вчення про періодичність, вивченню механізмів хімічних процесів, поглибленню знань про будову речовини.

Класичним прикладом використання в хімії структурного підходу є передбачення Д.І.Менделєєвим, на основі відкритого ним періодичного закону та створеної на його основі періодичної системи хімічних елементів, існування та властивостей кількох невідомих іще елементів – майбутніх Галію, Скандію, Германію. Це передбачення стало можливим завдяки тому, що в періодичній системі знайшла своє відображення будова атомів хімічних елементів, закономірна зміна їх електронних структур.

Отже, за структурного підходу здійснюється перехід від абстрактного до теоретично-конкретного. Якщо генетичний підхід відображає індуктивний шлях пізнання – від одиничного до загального, то для структурного підходу більш характерний дедуктивний шлях – від загального до одиничного.

В сучасній хімії структурний підхід доповнюється системним і лежить в основі системно-структурного аналізу, який дозволяє вивчати складні хімічні об’єкти як цілісні системи. Вказується, що для отримання адекватних знань про систему її необхідно описати принаймі на трьох рівнях [3, 13]:

1)     на рівні присутніх їй цілісних властивостей;

2)     з позицій внутрішньої будови системи і вкладу кожного з компонентів у формування цілісних властивостей системи;

3)     на рівні розуміння даної системи як підсистеми більш складної системи. 

Хід наукового пізнання знайшов відображення в педагогічній практиці.

Впровадження генетичного підходу в хімію пов'язане з іменами В.Н.Верховського, Л.М.Сморгонського, Я.Л.Гольдфарба, С.Г.Шаповаленка та інших. Даний підхід широко використовується на перших етапах вивчення хімії, при формуванні початкових хімічних понять. При цьому особливо важливого значення набуває експериментальне, дослідне вивчення речовин, реакцій, закономірностей хімії. Накопичення чуттєвого досвіду виступає основою для індуктивного утворення понять, етапами якого є [6, 71]:

1)     Виділення, групування і порівняння типових об’єктів з метою визначення спільних ознак даної групи.

2)     Відбір і уточнення суттєвих ознак, відмежування їх від несуттєвих.

3)     Визначення поняття.

4)     Встановлення взаємозв’язку даного поняття з спорідненими і відмежування від суміжних.

5)     Визначення місця поняття у відповідній класифікації, підведення під нього конкретних об’єктів.

6)     Застосування сформованого поняття.

Генетичний підхід є ефективним при формуванні емпіричних понять про властивості речовин, ознаки й умови перебігу хімічних реакцій тощо.

Можливість застосування генетичного підходу до формування теоретичних понять ми пов'язуємо з дослідженнями В.В.Давидова, сформульованою ним концепцією змістовного узагальнення. Змістовне узагальнення розглядається вченим як результат аналізу деякої системи предметів і виявлення її генетично вихідної, суттєвої основи. Спираючись на дану основу, людина може подумки прослідкувати походження конкретних одиничних особливостей системи [2]. Генетичний підхід до формування теоретичних понять вимагає такого структурування навчального матеріалу, при якому теоретичні знання будуть формуватися від генетично вихідного поняття до розгорнутої системи понять.

Перевагами генетичного підходу є його  наочність, доказовість, доступність для учнів. Проте не кожну систему понять можливо розгорнути генетично, наприклад, системи знань про розчини, про хімічні явища. При їх формуванні доцільно використовувати елементи інших підходів.

Структурний підхід полягає у дослідженні будови об’єкту вивчення, його структури, зв’язків з іншими об’єктами, на підставі чого стає можливим передбачення його властивостей та походження. При цьому емпіричні етапи формування поняття скорочуються на користь теоретичних, значна увага приділяється виведенню знань, теоретичним узагальненням, широко використовується заміна спостереження реальних об’єктів моделями і ТЗН, а у сучасних умовах – віртуальними комп’ютерними демонстраціями. Для структурного підходу характерний дедуктивний шлях формування понять, етапами якого є [6, 72]:

1)     Відбір вихідних положень для формування понять.

2)     Виведення і визначення поняття, уточнення його ознак.

3)     Визначення місця даного поняття в системі, його зв'язку з іншими поняттями.

4)     Конкретизація поняття, відмежування від суміжних, поширення на конкретні випадки.

5)     Застосування поняття для розв’язування пізнавальних завдань.

Структурний підхід з однієї сторони дозволяє підвищити теоретичний рівень навчального матеріалу, розширити квантово-механічні уявлення школярів, а з іншої – може привести до формалізму в засвоєнні понять, коли останні використовуються без достатнього розуміння їх суті, до перевантаження учнів, оскільки засвоєння понять дедуктивним шляхом вимагає досить високого рівня розвитку абстрактного мислення.

Системний підхід є ефективним при формуванні загальних хімічних понять, якими є система понять про речовину, хімічну реакцію, хімічну технологію. При формуванні систем понять важливо розглядати їх у розвитку, динаміці, взаємозв’язках та суперечностях, тобто, підходити до їх вивчення діалектично. Використання системного підходу в навчанні є однією з передумов системності знань школярів. Розуміння учнями зв’язків та відношень даного поняття з іншими, включеність його в систему сприяє усвідомленості поняття. Дослідження Н.Є.Кузнєцової показали, що засвоєння систем понять, які виступають як укрупнені одиниці змісту навчального предмета, сприяє інтенсифікації процесу навчання, формуванню науково-діалектичного мислення та світогляду школярів, їх здатності до творчої діяльності [3, 32]. Як недолік системного підходу ми розглядаємо недостатню, з нашої точки зору, увагу до формування в учнів здатності до практичного оперування поняттями в реальних життєвих ситуаціях.

Діяльнісний підхід до формування понять передбачає евристичну або дослідницьку діяльність, спрямовану на оволодіння школярами знаннями і вміннями за допомогою цілеспрямованого вирішення навчальних задач (проблем). У педагогіці діяльнісний підхід розглядається і як пояснювальний принцип, і як фактор соціалізації особистості, і як умова розвитку мислення, потреб, інтересів, мотивів школярів. Поняття в діяльнісному підході є не тільки ідеальною формою відображення дійсності, але й ідеальною формою існування соціального досвіду пізнання. Діяльнісний підхід дає можливість школярам розглядати науку не як збірку готових правил та законів, а як діяльність по розкриттю існуючих в природі закономірностей, самим приєднуватися до цієї діяльності. При цьому учні долучаються не тільки до готового знання, але і до способів його отримання.

Перевагами діяльнісного підходу є особистісне відкриття школярами знань, розуміння шляхів розвитку науки, її законів і закономірностей, висока активність учнів, розвиток мотивації пізнавальної діяльності. Використання даного підходу до формування понять забезпечує усвідомленість та міцність знань, оскільки відомо, що самостійно здобуті знання уже є ґрунтовно засвоєними. Проте даний підхід не завжди може бути реалізований у шкільній практиці, оскільки він вимагає значних затрат навчального часу і високого рівня розвитку теоретичного мислення школярів. Діяльнісний підхід доцільно використовувати при формуванні понять середньої складності, тому що складні поняття більшість учнів не зможе засвоїти самостійно, а при формуванні за допомогою даного підходу простих для засвоєння понять спостерігатимуться значні втрати навчального часу. 

Компетентнісний підхід дозволяє тісно пов'язати процес формування понять з оточуючою дійсністю, предметами та явищами навколишнього світу, включити сформовані поняття у практичну перетворювальну діяльність людини. При формуванні понять об’єктами спостереження виступають у першу чергу предмети та явища навколишньої дійсності. Найбільш повно вивчаються речовини та процеси, з якими людина зустрічається в повсякденному житті, а також ті, які мають важливе практичне значення. Компетентнісний підхід до формування понять передбачає впровадження експерименту з ужиткової хімії [5], що дозволяє наблизити шкільний хімічний експеримент до життєвої практики учнів, застосовувати сформовані поняття для пояснення явищ реального життя, розширити експериментальну базу вивчення хімії, коли, крім передбачених програмою демонстрацій, лабораторних та практичних робіт, школярам пропонуються домашні досліди та спостереження. Широко застосовуються завдання дослідницького характеру: лабораторні досліди, практичні роботи, спостереження, творчі завдання, які виконуються як групові, або індивідуальні в школі, або вдома. Виконуючи їх, школярі пов'язують навчальний матеріал з власною життєвою практикою.

Наприклад, на основі ретельно підібраних лабораторних експериментів школярі знайомляться з ознаками хімічних реакцій, такими як: зміна кольору, випадання осаду, виділення газу, виділення або поглинання енергії. Після цього їм пропонується виявити ознаки, які свідчать про перебіг хімічних реакцій в природі та в побуті. Виконання даного завдання спонукає учнів перенести отримані знання про ознаки хімічних реакцій, які вони спостерігали в пробірках, в реальний світ, який їх оточує. Часто учні при цьому самостійно встановлюють міжпредметні зв’язки хімії з іншими природничими науками. Так, наприклад, учні згадують про фотосинтез, про пожовтіння листя рослин восени внаслідок руйнування в них хлорофілу, про утворення в печерах сталактитів та сталагмітів , тобто пов'язують вивчення хімії з біологією та географією. Така міжпредметна інтеграція при реалізації компетентнісного підходу зумовлена необхідністю формування в свідомості учнів цілісної картини світу. При цьому реалізуються як зв’язки з раніше вивченим матеріалом, так і з матеріалом, який іще тільки буде вивчатися. У першому випадку зв’язки можуть здійснити самі школярі, перспективні зв’язки з матеріалом, який вивчатиметься пізніше, встановлює вчитель. Наприклад, розглядаючи реакції, які супроводжуються виділенням енергії, учитель зазначає, що до них відносяться не тільки реакції горіння, але й процеси біологічного окиснення, які забезпечують енергетичні затрати живих організмів, сталу температуру тіла теплокровних істот, у тому числі людини.

Розуміння того, що дихання та горіння – це явища однакової хімічної природи, дозволяє школярам сформулювати правило, яке дозволить визначити придатність газової суміші для дихання: якщо в газуватому середовищі не відбувається процес горіння, вона є непридатною для дихання. Учитель пояснює, що кожного разу спускаючись для якихось робіт у глибоку яму, колодязь, водозбірний колектор тощо, де можуть зібратися вуглекислий газ або сірководень, варто перевірити, чи придатне там повітря для дихання цим нескладним способом. Таким чином обґрунтовується можливість і необхідність використання отриманих на уроці знань для вирішення практичних ситуацій. Надалі учні залучаються до прогнозування можливих життєвих ситуацій у яких можуть бути використані отримані знання; заохочуються до застосування отриманих знань для вирішення запропонованих учителем практичних проблем, які добираються ним з власного життєвого досвіду, з літератури, з інформації ЗМІ тощо.

Наш досвід свідчить, що компетентнісний підхід більш ефективний при формуванні емпіричних понять, які знаходять своє відображення в реальній практичній діяльності людини. Його реалізація є однією з умов перетворення навчального процесу в суб’єктивно значиме пізнання світу, підставою для розуміння процесів та явищ, що в ньому відбуваються, розв’язання різноманітних ситуацій та проблем, які виникають або можуть виникнути у реальному житті.

Отже, можна зробити висновок, що вибір того чи іншого підходу до формування поняття визначається як особливостями поняття, яке формується, його об’ємом, змістом, взаємозв’язками з іншими поняттями, доступністю для засвоєння, так і особливостями розвитку мислення школярів, їх пізнавальної активності, наявної понятійної бази тощо.

Компетентнісний підхід до формування понять спрямований на те, щоб учень на основі здобутих знань міг самостійно аналізувати процеси, явища, що відбуваються у навколишньому світі, щоб знання стали інструментом вирішення проблем, що виникають або можуть виникнути у реальному житті. За умов компетентнісного підходу до формування понять, завдання вчителя полягає у максимальному розкритті та використанні суб’єктивного досвіду учня, збагаченні його науковим змістом.

На нашу думку, перспективними є подальші дослідження дидактичних засад і методики реалізації компетентнісного підходу в процесі формування понять та експериментальної перевірки їх впливу на формування здатності учнів на основі здобутих знань самостійно аналізувати процеси, явища, що відбуваються у навколишньому світі; їх вміння використовувати здобуті знання для розв’язання практичних завдань, раціонального розв’язання проблем, що виникають у реальному житті

Література

1.                 Гиря О.О. Методика вивчення хімічних елементів та їх сполук у класах хіміко-біологічного профілю загальноосвітніх шкіл: Дис. … к. пед. наук: – Суми, 2006. – 238 с.

2.                 Давыдов В.В. О понятии развивающего обучения // Педагогика. – 1995. - №1.  – С. 29-39.

3.                 Кузнецова Н.Е. Формирование систем понятий в обучении химии. – М.: Просвещение, 1989. – 144 с.: ил. – (Б-ка учителя химии).

4.                 Лашевська Г.А., Титаренко Н.В. Результати дослідження якості хімічної освіти // Біологія і хімія в шк. – 2006. - №1. – С. 8-11.

5.                 Лашевська Г.А. Хімічний експеримент ужиткового характеру як засіб реалізації компетентнісного підходу в навчанні/ / Педагогічні науки. Стан та перспективи шкільної хімічної освіти. – Суми: СумДПУ. –  2005. – С. 193-195.

6.                 Методика преподавания химии: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по хим. и биол. спец. – М.: Просвещение, 1984. – 415 с., ил.

7.                 Решнова С.Ф., Бачківський І.П. Типові недоліки у знаннях учнів з хімії // Біологія і хімія в шк. – 2004. – №5. – С. 16-18.

8.                 Халаш Г. Индивидуальные компетенции и запросы общества // Страсбург, Совет Европы, 1996 (DECS/SE (96, 15).

9.                 Шишов С.Е., Кальней В.А. Мониторинг качества образования в школе. – М.: Педагогическое общество России, 1999. – 320 с.