Иновативна технология за усвояване на химични знания в учебните часовете за разширена подготовка в 10. клас

Представена е авторска педагогическа технология за активно учене, наречена „Правила за решаване на генетични преходи по неорганична химия”. Тя включва полезни идеи как да бъдат мотивирани учениците ефективно да учат сами, да бъдат отговорни към задачите си и да боравят успешно със знания, при това и да се забавляват.

Дизайн на педагогическото изследване

Експерименталното въздействие е осъществено по общ алгоритъм на три етапа.

В констатиращия етап на педагогическия експеримент е установено нивото на групата, която е едновременно експериментална група /ЕГ/ и контролна група /КГ/.

Във формиращия етап на педагогическия експеримент експериментално е доказана целесъобразността на разработената методика.

В контролния етап на педагогическия експеримент са представени обобщени данни от измерване на резултатите от обучението преди и след експерименталното въздействие.

Изследването е проведено по определена програма. Учениците от ЕГ/КГ са запознати с целите на изследването и очакваните резултати. Изяснени са правилата за работа.

Реализирани са следните дейности с учениците:

1. Входящо изпитване – решаване на логическа задача преход по неорганична химия за химичен елемент от Б-група на периодичната система.
2. Обучение чрез педагогическата технология „Правила за решаване на генетични преходи по неорганична химия“ в учебните часове от разширената подготовка по химия и опазване на околната среда в 10. клас.
3. Изходящо изпитване – решаване на логическа задача преход по неорганична химия за химичен елемент от Б-група на периодичната система.
4. Анкета, свързана с активното учене и възприемането на логическите задачи тип генетични преходи по неорганична химия.

Характеристика на констатиращия етап на експерименталното изследване

За установяване степента на усвоените компетентности – знания, умения и отношения, с които учениците са включени в изследването, е проведено входящо изпитване.

Входящато изпитване е проведено с учениците от ЕГ след изучаване на Раздел 2 „Разтвори и химични реакции във водни разтвори“, Раздел 3 „Класификация на химичните процеси и на веществата“ и Раздел 4 „Приложни аспекти на химията в областта на материалите“. Проведено е под формата на контролна работа. Разработени са три варианта, всеки от които включва един преход с по 10 химични реакции. Класът е разделен на три групи. Всеки ученик решава преход за химичен елемент и неговите съединения от Б-група на периодичната система (Cu, Zn и Fe). Преходът включва различни по вид процеси – ЙОП, ОРП, термично разлагане, обменни процеси – и техни частни случай – процеси на електролиза, ОРП в разтвори на електролити и процеси на разтваряне на утайки.

Входящото изпитване е с продължителност един учебен час от 45 минути. Използвани са задачи от сборника за кандидатстудентския изпит по химия и опазване на околната среда на МУ – София, 2023 г. Подбраните превръщания са съобразени с учебните постижения, които учениците би следвало да са придобили в резултат на обучението в учебните часове от общообразователната подготовка в 10. клас.

Входящото изпитване е проведено с цел установяване нивото на постигнатите цели, заложени в учебната програма за посочените раздели. Чрез входящото изпитване е проверен обемът и осмислеността на компетентностите за писане на химични уравнения. За оценяването е изготвена матрица с критерии, показатели и измерители.

Изследваните показатели на ЕГ от входящото изпитване са еднакви или с много близки стойности, което дава основание да се приеме, че учениците са с изравнени възможности в началото на изследването.

Характеристика на формиращия етап на експерименталното изследване

Във формиращия етап на експерименталното изследване е проведено обучение на учениците чрез педагогическата технология „Правила за решаване на генетични преходи по неорганична химия“ в учебните часове от разширената подготовка по химия и опазване на околната среда в 10. клас.

Педагогическата технология е планирана, организирана и реализирана чрез обучение с целенасочено подбран и използван инструментариум /работни листове/ и интерактивен метод /активно учене/. За оценяване на възможностите за пълноценно реализиране на формулираните цели и задачи на експерименталното изследване е направен анализ на учебното съдържание по химия и опазване на околната среда в 10. клас. Въз основа на анализа са определени възможностите за използване на интерактивни методи и техники в конкретни методични единици, в резултат на което са разработени съответните урочни структури за провеждане на изследването.

Формиращият етап е реализиран чрез два последователни подетапа.

През първия подетап учениците от ЕГ са запознати с правилата за решаване на преходи с цел формиране както на допълнителни знания и умения, така и на положително отношение към ученето и учебния предмет. Проведени са два комбинирани урока, разработени с включени интерактивни методи и техники на подходящи места в структурата им.

Правилата за решаване на преходи по неорганична химия са представени в 2 работни листа. Учениците са обучавани 3 учебни седмици по 2 учебни часа.

През втория подетап са проведени обучения на учениците от ЕГ с използване на разработената методика. Шест учебни часа /3 учебни седмици/ са проведени упражнения, свързани с прилагане на правилата. Подготвени са общо 6 работни листа – 2 работни листа с преходи за метала мед и съединения на медта, 2 работни листа с преходи за метала цинк и съединения на цинка и 2 работни листа с преходи за метала желязо и съединения на желязото. На учениците са предоставени Указания за работа с генетични преходи по неорганична химия преди решаването на логическите задачи за упражнения от всеки работен лист. Всяка седмица те са упражнявани чрез прилагане на правилата за различен химичен елемент – мед, цинк или желязо.

В проведения педагогически експеримент контролният етап е реализиран паралелно с формиращия. За оценяване на образователните резултати, постигнати от учениците от КГ, и ефективността на приложената методика е проведено изходящо изпитване.

Изходящо изпитване за решаване на генетичните преходи по неорганична химия

Изходящо изпитване е с продължителност един учебен час от 45 минути. Чрез него е установено нивото на постигнатите цели, заложени при създаването на авторската педагогическа технология. То обобщава информацията за ефективността на проведеното обучение посредством педагогическата технология „Правила за решаване на генетични преходи по неорганична химия“. Проведено е с КГ след шест часа упражнения, свързани с прилагането на правилата, при които е приложена избраната методика. Разработени са отново три варианта на контролна работа с аналогично съдържание (К1*, К2* и К3*). Контролната работа проверява обема и осмислеността на компетентностите за писане на химични уравнения и прилагането им в нова ситуация.

Контролната работа е представена като работен лист с един различен преход спрямо входящото изпитване, за различен химичен елемент от Б-група на периодичната система. Преходът е с включени 10 химични реакции с различни по вид процеси – ЙОП, ОРП, термично разлагане, обменни процеси – и техни частни случай – процесите на електролиза, ОРП, протичащи в разтвори на електролити, и процесите на разтваряне на утайки. Всяко от превръщанията е съобразено с избраните показатели – обем, осмисленост и приложимост на знанията и уменията. За оценяването е изготвена матрица с критерии, показатели и измерители.

Оценяването е извършено по точкова система, позволяваща максимална обективност, всеобхватност и анализ на всички елементи при отчитане нивото на усвоените знания и умения. При проверката на всички контролни работи е приета единна скала за превръщане на точките в оценки.

Инструментариум за изследването

Дидактически материали за провеждане на входящото изпитване

Разработени са:

Работен лист № 1: Преход за метала мед и съединения на медта
Работен лист № 2: Преход за метала цинк и съединения на цинка
Работен лист № 3: Преход за метала желязо и съединения на желязото

И още:

Критерии и показатели за оценяване на Работен лист № 1
Критерии и показатели за оценяване на Работен лист № 2
Критерии и показатели за оценяване на Работен лист № 3

Дидактически материали за провеждане на изходящото изпитване

Разработени:

Работен лист № 1: Преход за метала мед и съединения на медта
Работен лист № 2: Преход за метала цинк и съединения на цинка
Работен лист № 3: Преход за метала желязо и съединения на желязото

Освен това:

Критерии и показатели за оценяване на Работен лист № 1
Критерии и показатели за оценяване на Работен лист № 2
Критерии и показатели за оценяване на Работен лист № 3

Резултати

Въз основа на анализа на емпиричните данни от входящото и изходящото изпитване на експерименталната и контролната група е доказана работната хипотеза. Според нея предложеният педагогически модел за активно учене чрез правила за решаване на преходи по неорганична химия в 10. клас е допринесъл до по-високи образователни резултати на учениците и повишена ефективност на обучението.

Доказателство за това е направеното сравняване на резултатите от входящото и изходящото изпитване /Диаграма 1/. Изводи от направеното сравняване:

• 14 ученици са променили оценката си, като са я повишили;
• няма ученици, понижили оценката си;
• отличните оценки от изходящото изпитване са с 5 повече;
• броят оценки Много добър (5) се запазва;
• липсват оценки Среден (3) и Слаб (2);
• средният успех от Добър (4,25) се е повишил на Много добър (5,08).

Диаграма 1

Анализ на резултатите от анкетата

Анкетата е проведена на хартиен носител в реална учебна среда с продължителност 40 минути. Анкетата е анонимна. Съдържа 10 въпроса, които включват последователност от твърдения, за които анкетираните ученици изказват своето мнение, като отбелязват съгласие /да, по-скоро да/ или несъгласие /по-скоро не, не/. Резултатите от анкетата са представени таблично и чрез диаграми.

Първият въпрос е персонална информация за учениците.

Вторият въпрос проверява нивото на отношения на учениците към активното учене. /таблица № 1/. Най-голям процент ученици са посочили, че активното учене е информация с нарастваща трудност – 72%, следвана от практическо използване на знания – 64%.

Таблица №1

Въпрос №2: Какво е активно учене?
Ниво на отношения	Да		По-скоро да		По-скоро не		Не
	Брой	%	Брой	%	Брой	%	Брой	%
Натрупване на основни знания	15	60	5	20	3	12	2	8
Практическо използване на знания	16	64	2	8	4	16	3	12
Използване на знания в реална ситуация	15	60	4	16	4	16	2	8
Информация с нарастваща трудност	18	72	2	8	5	20	0	0
Всички посочени дейности	14	56	8	32	0	0	3	12

 

Третият въпрос проверява нивото на знания на учениците. Той проверява как активното учене подпомага решаването на генетични преходи /таблица №2/. Най-голям процент ученици 80% са посочили, че активно учене повишава обема от знания, следван от „прави знанията по-трайни“ – 72% и „осмисля знанията“ – 64%.

Таблица №2

Въпрос №3: Помага ли Ви активното учене при решаване на генетични преходи?
Ниво на отношения	Да		По-скоро да		По-скоро не		Не
	Брой	%	Брой	%	Брой	%	Брой	%
Повишава обема от знания	20	80	3	12	0	0	2	8
Осмисля знанията	16	64	3	12	3	12	3	12
Изисква пренос на знания	15	60	10	40	0	0	0	0
Прави знанията по-трайни	18	72	2	8	2	8	3	12

Четвъртият въпрос проверява нивото на уменията на учениците. Той проверява как учениците се справят с решаване на генетични преходи /таблица №3/. Най-голям процент ученици са посочили, че успешно се справят с решаване на генетични преходи, 64 % определят вида на процесите, а 60% пишат химични уравнения. 24% от анкетираните посочват, че не се справят с решаване на генетични преходи, защото импровизират, а 16% защото учат наизуст и прилагат механично наученото.

Таблица №3

Въпрос №4: Справяте ли се успешно с решаване на генетични преходи?
Ниво на отношения	Да		По-скоро да		По-скоро не		Не
	Брой	%	Брой	%	Брой	%	Брой	%
Пиша химични уравнения	15	60	2	8	4	16	4	16
Определям вида на процесите	16	64	2	8	2	8	5	20
Мисля и прилагам знания по аналогия	12	48	5	20	4	16	4	16
Научавам нещата наизуст и прилагам механично това, което съм научил/а	4	16	3	12	5	20	13	52
Импровизирам	5	20	4	16	4	16	12	48

Петият въпрос проверява нивото на отношения – интереса на учениците към предмета. Той проверява как учениците се справят с решаване на генетични преходи /таблица № 4/. 64% от учениците прилагат правилата за решаване на преходи. 52% са посочили, че решават генетични преходи със знания, интуиция и креативност. 20% от всички отговарят, че се опитват да налучкат отговора.

Таблица №4

Въпрос №5: Как решавате логически задачи тип генетични преходи?
Ниво на отношения – интерес към предмета	Да		По-скоро да		По-скоро не		Не
	Брой	%	Брой	%	Брой	%	Брой	%
Използвам свойствата на веществата и прилагам наученото.	10	40	5	20	4	16	6	24
Със знания, интуиция и креативност.	13	52	2	8	6	24	4	16
Опитвам се да налучкам отговора.	5	20	3	12	4	16	13	52
Прилагам правилата за решаване на преходи.	16	64	6	24	0	0	3	12

Шестият въпрос проверява нивото на отношения – мотивация за учене /таблица № 5/.

40% от учениците са посочили, че системно учат уроците си, а 32%, че решават задачите след урока. 16% разчитат на запомненото и не учат уроците си, а 20% се интересуват от химия и извън училище.

Таблица №5

Въпрос №6: Как се подготвяте?
Ниво на отношения – мотивация за учене	Да		По-скоро да		По-скоро не		Не
	Брой	%	Брой	%	Брой	%	Брой	%
Системно уча уроците си	10	40	4	16	5	20	6	24
Решавам задачите след урока	8	32	8	32	3	12	6	24
Разчитам на запомненото, не уча уроците си	4	16	4	16	6	24	11	44

Седмият въпрос проверява нивото на отношения – възприятие за самоефективност, личностна изява /таблица № 6/. 60% от учениците са посочили, че разбират учебното съдържание и могат да решат всяка задача за няколко минути. 16% не могат да направя бърз пренос на знания.

Таблица №6

Въпрос №7: В каква степен сте уверени да докажете с химични уравнения химичните свойства на химичните елементи и техните съединения?
Ниво на отношения – възприятие за самоефективност, личностна изява	Да		По-скоро да		По-скоро не		Не
	Брой	%	Брой	%	Брой	%	Брой	%
Разбирам учебното съдържание и мога да реша всяка задача за няколко минути	15	60	5	20	0	0	5	20
Не мога да направя бърз пренос на знания	4	16	1	4	5	20	15	60

Таблица № 7

Въпрос № 8: Затруднява ли Ви решаването на задачи тип преходи?
Ниво за трудност	Да		По-скоро да		По-скоро не		Не
	Брой	%	Брой	%	Брой	%	Брой	%
Пиша химични уравнения на ЙОР и ги изравнявам	14	56	5	20	2	8	4	16
Пиша химични уравнения на ОРП и ги изравнявам	12	48	6	24	2	8	5	20
Разпознавам основните видове химични процеси и техните частни случаи	13	52	4	16	2	8	6	24
Всяко превръщане има само едно единствено правилно решение	5	20	2	8	5	20	13	52
Всяко превръщане няма само едно единствено правилно решение	13	52	2	8	3	12	7	28

Осмият въпрос проверява нивото на трудност – затрудняват ли се при решаването на задачи тип преходи /таблица № 7 /. 56% от учениците са посочили, че пишат химични уравнения на ЙОР и ги изравняват, а 48%, че пишат химични уравнения на ОРП и ги изравняват. 52% разпознават основните видове химичните процеси и техните частни случаи. 20% смятат, че всяко превръщане има само едно–единствено правилно решение, и 52%, че всяко превръщане няма само едно единствено правилно решение.

Таблица №8

Въпрос № 9: Преодоляхте ли затрудненията при решаването на преходи?

68% от ученици се справят много по-лесно и разчитат на още упражнения 8% Не са се замисляли 24% Не се интересуват

Таблица №9

Въпрос № 10: Подобрихте ли знанията и уменията си за решаване на генетични преходи?

68% от учениците са усъвършенствали знанията и уменията си в посока решаване на генетични преходи, защото темата е интересна или това им харесва. Повечето от тях твърдят, че са „автоматизирали“ действията си. 32% са отговори, че не желаят да се подобряват, защото няма да се занимават в бъдеще с тази наука.

Резултатите от анкетата водят до следните изводи:

1. Учениците се положително настроени към приложения модел за активно учене чрез прилагане на правила за решаване на преходи;
2. Голяма част от тях желаят и нямат търпение в бъдеще да решават задачи от този тип;
3. Прилагат правилата за решаване на преходи и „автоматизират“ действията си. Така, търсейки вярното решение, научават много и придобитите знания са по-трайни.
4. Смятат, че са много по-мотивирани, защото много по-бързо и по-лесно анализират условието и определят вида на процесите;
5. Не се колебаят, а посочват съответното превръщане точно и вярно;
6. Обработват мисловната информация лесно, защото правилата гарантират висока услужливост на паметта.

Сравнените резултати от входящото и изходящото изпитване и резултатите от анкетата показват положителния ефект от приложената педагогическа технология. Целите са постигнати:

• Повишена е активността;
• Затвърдени са специфични знания, умения и отношения, свързани с химичните процеси;
• Формирани са навици и стратегии за ефективно самостоятелно активно учене чрез прилагане на алгоритъм;
• Развити са умения за подбор и обобщение на информация;
• Развито е творческо мислене;
• Автоматизирани са знанията и уменията за решаването на генетичен преход;
• Затвърдена е нагласата „успехът зависи от мен и моите усилия”.

От прилагането на педагогическата технология за активно учене са направени следните изводи:

1. Използването и е много удачно, тъй като съответства на учебното съдържание и възрастовите особености на учениците;
2. Осигурява усвояването и натрупването на по-голям обем от трайни химични знания, по-доброто им осмисляне и прилагане;
3. Доказва постигането на по-високи образователни резултати чрез по-добрата мотивация на учениците, които са „откриватели“ на познанието;
4. Осигурява ангажираност на всички ученици, като безразлични и скучаещи няма;
5. Осъществяват се дейности, от които произтичат компетентности в дългосрочен план.

Педагогическата технология може да бъде приложена в избираемите учебни часове от разширената подготовка, в избираемите учебни часове от профилираната подготовка и в часове за извънкласни дейности с учениците. Тя е трамплин за обучение по химия и опазване на околната среда в часовете по профилирана подготовка във втори гимназиален етап на средната образователна степен. Тя би била полезна и за:

• колеги, които преподават учебния предмет Химия и опазване на околната среда;
• ученици с изявени интереси;
• ученици, изучаващи учебния предмет Химия и опазване на околната среда като профилиращ във втори гимназиален етап на средната образователна степен;
• ученици, готвещи се за състезания, олимпиади и кандидатстудентски изпити.