Struktura lekcji problemowych wykorzystujących do rozwiązania problemu drogę od teorii do praktyki i od praktyki do teorii

W żadnej dziedzinie wiedy, nawet w najlepszych szkołach świata, nie można nauczyć ucznia czy studenta wszystkich wiadomości i umiejętności, jakie będą mu potrzebne do wykonywania pracy zawodowej, pokonywania trudności życiowych, rozwiązywania problemów technicznych, społecznych, politycznych czy militarnych. Można jednak wdrożyć człowieka do samodzielnego działania, by potrafił w przyszłości uczyć się, korzystając z własnych sukcesów, a także na podstawie własnych i cudzych błędów. Problemowe metody nauczania podają uczniowi receptę na pokonywanie trudności, schemat postępowania przy rozwiązywaniu problemów. Sukcesy osiągane w tej metodzie dodają mu wiary we własne siły, czynią go bardziej wydajnym i odważnym w podejściu do różnych złożonych sytuacji przyrodniczych czy ludzkich.

Na obecnym etapie rozwoju dydaktyki metody problemowe są najlepszymi metodami przygotowującymi do samodzielnego myślenia i działania, czyli do życia w szerokim tego słowa znaczeniu.
Problem dydaktyczny określa się jako trudność teoretyczną lub praktyczną, którą uczeń może pokonać dzięki własnej aktywności i posiadanym umiejętnościom, w wyniku czego zdobywa nową wiedzę.
Żeby samodzielnie rozwiązać problem, trzeba umieć zrobić użytek ze swojej wiedzy. Trzeba sobie zdawać sprawę z tego:


co należy wiedzieć, aby rozwiązać problem,
co się wie i jaki to ma związek z problemem,
że się wie,
co zrobić, aby dowiedzieć się tego, co potrzebne,
jak posłużyć się tym, co się wie.

Głownym zadaniem nauczyciela, który pragnie nauczyć swoich uczniów rozwiązywania problemów, jest zapewnić im dostatek ćwiczenia w posługiwaniu się ich wiedzą i dostarczyć nowej wiedzy dotyczącej zakresu rozwiązywanego problemu.
Głownym zadaniem ucznia jest nadanie problemowi, z którym się zetknął, ale który ma postać nierozwiązywalną, postaci innej, rozwiązywalnej, co możemy rozumieć jako proces nadawania znaczenia materiałowi nauczania ujętego w postać problemu. Pomiędzy strukturą faktów i pojęć składających się na problem, a procesem jego rozwiązania przez ucznia znajduje się czynnik pośredniczący, warunkujący powodzenia w rozwiązaniu trudności: umysłowa reprezentacja problemu (struktury wiadomości składających się na problem), jaką przy udziale nauczyciela wytworzył sobie uczeń.
Ucząc się rozwiązania problemu uczymy się nazw, faktów pojęć i zasad, które tworzą przestrzeń problemu (czyli zawarte są w jego formule, z jaką się zetknęliśmy), które zostały użyte w akcie pracy nad rozwiązaniem problemu i dzięki rozwiązaniu. Efektem rozwiązania problemu powinien być transfer (przeniesienie)odkrytych reguł na nowe sytuacje i wprawy w stosowaniu reguł. Na uczenie się myślenia, którego postacią jest rozwiązywanie problemu należy patrzeć nie jako na proces ogólny i niezależny od treści, ale jako na swoistą interakcję między strukturą wiedzy, a procesem myślenia (rozwiązywania problemu).
Głównym tworzywem, którego powstają wszelkie zmiany w umyśle ucznia, w tym te, które nazywamy umiejętnością rozwiązywania problemów, jest szkolny materiał nauczania, pozostający w bliskim pokrewieństwie z doskonale zorganizowaną w dyscypliny naukowe wiedzą. W warunkach szkolnych zauważamy, że są uczniowie zachowujący się tak, jakby mieli znacznie lepszą umiejętność rozwiązywania problemów w ogóle i uczniowie zachowujący się tak, jakby umiejętność tą mieli w stanie szczątkowym lub tylko w jednej wąskiej dziedzinie. Bierze się to z tego, że trening w rozwiązywaniu problemów wyrabia także pewną zgeneralizowaną postawę wobec rzeczywistości: nastawienie na wyszukiwanie problemów, chęć ich rozwiązywania, podatność na ładunek motywacyjny tkwiący w pokonywaniu problemu. Prócz tego pojawia się nawyk stosowania pewnych heurystyk i strategii postępowania, które wyrobił sobie uczeń rozwiązując problem lub które przedstawił mu nauczyciel.
Skuteczność tej postawy i tego nawyku zależy od wiedzy uczniów pasującej do problemu, wobec którego przejawiają owe chwalebne postawy i nawyki. Tacy uczniowie chcą próbować.
O tym czy dane zagadnienie stanowi problem dydaktyczny decydują następujące cechy:

element nowości,
samodzielności rozwiązania,
wykorzystanie podczas rozwiązania posiadanej wiedzy lub informacji możliwych do samodzielnego odszukania,
uzyskanie w wyniku tych działań nowych wiadomości i umiejętności.
Każde zadanie problemowe musi mieć określony stopień trudności. Problemem nie jest pytanie, które w celu udzielenia odpowiedzi wymaga od ucznia tylko przypomnienia wiadomości.

Prowadząc lekcję metodami problemowymi możemy wyróżnić następujące jej etapy:
1. stworzenie sytuacji problemowej i jej analiza,
2. sformułowanie problemu, który powinien być rozwiązany,
3. formułowanie hipotez, będących próbami wyjaśnienia postawionego problemu,
4. weryfikacja problemów w celu wyeliminowania najmniej prawdopodobnych sugestii,
5. sprawdzanie poprawności wybranych hipotez,
6. sformułowanie wniosków i uogólnień.

W procesie nauczania chemii występują trzy możliwości sprawdzenia poprawności wybranych hipotez. Mianowicie: poprzez porównanie ich z wcześniej obserwowanymi faktami, wykonywanie dośwadczenia chemicznego przez nauczyciela bądź zastosowanie innego pokazu oraz najczęściej, poprzez wykonywanie ćwiczeń uczniowskich. Pierwszy sposób nazywamy słowną metodą problemową, drugi - metodą problemową z pokazem i ostatni - laboratoryjną metodą problemową.
Najbardziej optymalnym i efektywnym wariantem jest laboratoryjna metoda problemowa. W tym przypadku uczeń posiada nawiększe możliwości poszukiwania nie tylko przyczyn analizowanego zjawiska, ale także może w znacznie większym stopniu samodzielnie zaprojektować i wykonać eksperyment, który pozwoli mu sprawdzić poprawność jego rozumowania. Laboratoryjna metoda problemowa stanowi maksymalne wykorzystanie wszystkich walorów kształcących i wychowawczych sksperymentu chemicznego.

SCHEMAT LEKCJI: "Od czego zależy proces rozpuszczania substancji stałych w wodzie"

Lekcja przeprowadzona jest metodą laboratoryjną poprzedzoną grą dydaktyczną w formie burzy mózgów. Uczniowie na podstawie znanych już z życia codziennego sytuacji formułują hipotezy, z których każda mam jakieś uzasadnienie tkiące płyciej, lub głębiej w umyśle choćby jednego ucznia.
Lekcja zaczyna się krótką pogadanką, nawiązującą do tematu lekcji, przygotowującą uczniów do problemu, jaki mają rozwiązać. Chodzi o przerzucenie pomostu między tym, co będzie za chwilę poznawał, o wzbudzenie potrzebnych wiadomości z zasobu jego wiedzy, uzupełnienie ewentualnych luk.

Pytania i polecenia:


Jaka jest rola wody w przyrodzie?

Co jest najpopularniejszym rozpuszczalnikiem?

Co to są roztwory?

Z jakimi roztworami spotykamy się w życiu codziennym?

Z jakimi roztworami spotykamy się w kuchni?

W jakiej herbacie cukier rozpuści się szybciej?
Po uzyskaniu odpowiedzi na pytania nauczyciel wystawia oceny.

1. Sytuacja problemowa, jej analiza i sformułowanie problemu

W celu stworzenia sytuacji problemowej należy postawić pytania:

W jakich warunakch rozpuszczanie substancji w wodzie następyje szybciej?

Co można zrobić, aby przyspieszyć proces rozpuszczania?

Przypomnij sobie jak rozpuszcza się sól kamiennam a jak sól warzona.

Jakie czynności wykonujesz słodząc herbatę?

2. Zgłaszanie hipotez, uzasadnienie i weryfikacja hipotez

Nauczyciel przypomina zasady burzy mózgów. Rozpoczyna się sesja. Pomysły zapisywane są na tablicy. Wytwory burzy mózgów naturalny punkt wyjścia pracy w grupach. Kilka najlepszych pomysłów jest rozpatrywanych przez klasę i wyznaczonych do dalszej części lekcji, mianowicie badania wpływu różnych czynników na rozpuszczalność substancji w wodzie.
Burza mózgów jest metodą przeznaczoną do samodzielnego i szybkiego wymyślania przez uczniów zbioru hipotez przy wykorzystaniu myślenia intuicyjnego. Stosuje się ją bardzo łatwo, a jej przygotowanie nie wymaga długiego czasu. Uczniowie lubią sesje, a potem są szczerze zainteresowani oceną tego, co wymyślili. Chętnie pracują na dalszej części lekcji, już po sesji burzy mózgów.

3. Podanie tematu lekcji

Nauczyciel pisze na tablicy temat lekcji oraz propozycje doświadczeń zaproponowane przez uczniów.
A. Wpływ rozdrobnienia substancji na szybkość rozpuszczania
B. Wpływ mieszania na szybkość rozpuszczania
C. Wpływ temperatury na szybkość rozpuszczania substancji stałych
D. Wpływ rodzaju substancji na szybkość rozpuszczania

4. Wykonywanie doświadczeń

Uczniowie wykonują doświadczenia samodzielnie w grupach uczniowskich. Do ćwiczeń używają następujących odczynników:

saletrę potasową i chlorek sodu,

siarczan (VI) miedzi (II) o dwóch różnych stopniach rozdrobnienia,

manganian (VII) potasu.
Uczniowie zapisują przebiego doświadczeń oraz wykonują rysunki na tablicy i w zeszytach uczniowskich.

5. Utrwalenie nowego materiału

N: Jakie czynniki wpływają na szybkość rozpuszczania w wodzie?
N: Jakich substancji używaliśmy do doświadczeń?
N: Jak wykorzystasz zdobytą dziś wiedzę w praktyce?
N: Saletra potasowa jest również nawozem sztucznym. Jej doskonała rozpuszczalność w wodzie ma ogromne znaczenie dla rozwoju roślin, gdyż jest lepiej przyswajalna.
U: Stosując sól kamienną do przyprawiania potraw należy pamiętać, że sól kamienna rozpuszcza się dłużej niż sól warzona. Cukier rozpuszca się szybciej w herbacie gorącej niż w zimnej.

6. Zadanie domowe

Wypisz z życia codziennego substancje, które rozpuszcamy w wodzie.

Przedstawiona powyżej lekcja jest przeprowadzona metodą problemową najpierw od praktyki do teorii, przy wykorzystaniu już posiadanej wiedzy uzupełniając ją o nowe elementy przy wspólnym formułowaniu hipotez i wyborze najlepszych i jednocześnie w dalszej części od teorii do praktyki, na podstawie teoretycznych sformułowań wykonanie konkretych doświadczeń.

Eksperyment jest zaczątkiem poznania teorii naukowej, służy odkrywaniu i formułowaniu praw empirycznych. Od praktyki do teorii można również przejść na lekcji "Otrzymywanie tlenu". Rostrzyganie o poprawności hipotez, wyłonionych w wyniku dyskusji, na podstawie pokazu nauczyciela nie daje uczniom możliwości samodzielnego zaprogramowania eksperymentu, jednak ze względu na realia szkolne nauczyciel często jest zmuszony stosować pokazy zamiast ćwiczeń uczniowskich.

SCHEMAT LEKCJI: "Otrzymywanie tlenu"

1. Sytuacja problemowa, jej analiza i sformułowanie problemu

Pytania i polecenia:

Jakie substancje zawierają tlen?

Jak można go otrzymać?

2. Zgłaszanie, uzasadnianie i weryfikacja hipotez

Uczniowie wiedzą, że tlen stanowi 21% objętości powietrza oraz znają już tlenki. Nie wszystkie tlenki dadzą się rozłożyć w warunkach laboratoryjnych, więc hipotezy nieracjonalne powinny być dyplomatycznie wyeliminowane, by nie zniechącać autora.

3. Sprawdzanie poprawności wybranych hipotez

Nauczyciel podpowiada, jakie temperatury są wymagane do rozkładu wymienionych tlenków. Uczniowie wybierają optymalny wariant, jakim jest rozkład tlenku rtęci (II). Nauczyciel wykonuje pokaz. Uczniowie notują w zeszytach oraz na tablicy przebieg doświadczenia. Nauczyciel wprowadza rozżarzone łuczywo do probówki z otrzymanym tlenem. Uczniowie zapisują obserwacje oraz równanie reakcji analizy. Produktem ubocznym reakcji jest rtęć. Nauczyciel informuje o trujących właściwościach rtęci i jej par oraz stawia problem w formie opisu sytuacji:

Podczas lekcji, na której wykonywano doświadczenia z rtęcią nastąpiło rozlanie się rtęci. Jej drobne kuleczki rozprzestrzeniły się po podłodze. Jak należy postąpić?

Uczniowie podają różne sposoby zebrania rozlanej rtęci. POjawiają się głosy o konieczności posypania jej pewną substancją. Po zebraniu hipotez pojawia się najbardziej optymalna: zebranie za pomocą dyszy połączonej poprzez płuczkę z ssącą pompą wodną. Zanieczyszczoną resztkami rtęci powierzchnię pokrywa się mieszaniną siarki z sodą.

4. Utrwalenie nowych wiadomości


Jak można otrzymać tlen w laboratorium?

Jakie reakcje zachodzą wówczas?

Jakie właściwości posiada tlen?

Jak postąpić z rozlaną rtęcią?

5. Zadanie domowe

Napisz schematy reakcji rozkładu trzech innych tlenków.

Na lekcjach problemowych z chemii można oprócz wspomnianej już metody sytuacyjnej zastosować inne gry dydaktyczne.
Gry dydaktyczne to rodzaj metod nauczania organizujących treść kształcenia w modele rzeczywistych zjawisk, sytuacji, lub procesów w celu zbliżenia procesu poznawczego uczniów do poznania bezpośredniego dzięki dostarczeniu okazji do manipulowania modelem.
Gry cieszą sią zainteresowaniem uczniów. Przejście od teorii do praktyki można zastosować przy użyciu gier:Karty chemiczne, Domino molowe, Lotto chemiczne oraz wielu innych. Pierwsza z nich to gra o charakterze utrwalająco - ćwiczeniowym. Zestaw składa się z 67 kart, które w lewym górnym rogu mają wpisany symbol pierwiastka lub cyfry: 0-5 (współczynniki), albo nawiasy lewo i prawoskrętne. Zestaw zawiera:

10 kart z symbolami metali (Ag, Ca, Cu, K, Fe, Mg, Na, Pb, Zn)

16 kart z symbolami niemetali C (3), Cl (3), N (3), P (3), S (4)

15 kart z symbolami tlenu

18 kart z cyframi 2-5

8 kart z nawiasami
Zestawem może grać 2, 3 lub 4 uczniów. Po ułożeniu wzoru chemicznego każdy uczeń kolejno wykłada dany zestaw kart na stół i podaje nazwę związku. Uczeń siedzący po jego lewej stronie ocenia, czy wzór i nazwa są prawidłowe. Za każdy atom występujący we wzorze uzyskuje się 1 punkt, za nieprawidłowy wzór odejmuje się liczbę punktów odpowiadającą ułożonemu wzorowi.
Oprócz wymienionych gier planszowych należy wymienić gry quizowo-turniejowe, gry typu rozrywek umysłowych, gry inscenizacyjne, gry komputerowe, gry i zabawy ruchowe.
Podczas przeprowadzania lekcji problemowych wykorzystujących do rozwiązania problemu drogę od praktyki do teorii i od teorii do praktyki mamy do dyspozycji cały szereg możliwości, a efekty pracy nauczyciela są funkcją wielokrotności stosowanych metod.

LITERATURA:

1. Burewicz Andrzej, Gulińska Hanna, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1993, - Dydaktyka chemii
2. Kitowska Danuta - Gry dydaktyczne w nauczaniu chemii, Wojewódzki Ośrodek Metodyczny w Pile
3. Kruszewski Krzysztof - Sztuka nauczania, czynności nauczyciela, Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1994.