Трудности при усвояване на химичните процеси в 10.клас и необходимост от STEM подход

Статията анализира трудностите на учениците при усвояване на химични процеси (електролиза, окислително-редукционни процеси, химично равновесие) и предлага STEM подход за повишаване на мотивацията и разбирането. На базата на педагогическо изследване се идентифицират ключови проблеми: абстрактност на съдържанието, механично учене, липса на практична връзка и ниска ангажираност. Предложените STEM решения включват визуализации, експерименти и интердисциплинарни задачи.

Въведение

Обучението по химия в 10.клас включва ключови теми като електролиза, окислително-редукционни процеси, скорост на реакциите и химично равновесие – абстрактни и комплексни понятия, които често предизвикват затруднения у учениците. В съвременното образование традиционните методи на преподаване вече не са достатъчно ефективни, особено при поколението на „дигиталните natives“, изискват се интерактивност, визуализация и практическо приложение. Проучването (чрез входен тест, анкети и наблюдения) потвърждава необходимостта от иновативни методи.

Настоящата статия представя резултатите от констатиращия етап на педагогическо изследване, проведено сред ученици от 10.клас, както и обосновка за въвеждане на STEM подход в преподаването на химичните процеси.

Констатирани трудности при учениците

Иновативното изследване се проведе в 10.а и 10.б клас, ПГ „Н. Й. Вапцаров“, гр. Белица, през учебната 2024/2025 година.

Кратко представяне на класовете:

Клас	Общо ученици	Момчета	Момичета	Съотношение (М/Ж)
10.а	26	15	11	15:11
10.б	26	13	13	13:13 (1:1)

В началото на учебната година беше проведен входен диагностичен тест, наблюдения в клас и анкетно проучване, които показват, че учениците могат да разбират сложни химични концепции като химични връзки, реакции и процеси, стига да са добре обяснени и илюстрирани. Те са способни да анализират информация, да задават критични въпроси и да търсят логически обосновки за научните явления. Учениците в тази възраст обичат да виждат как научните знания се прилагат в реалния живот. СТЕМ подходът е особено подходящ, тъй като той свързва теорията с практиката. В сравнение с по-малките ученици, те могат да поддържат внимание за по-дълги периоди, особено ако материалът е интересен и ангажиращ. Много ученици предпочитат да работят самостоятелно или в малки групи и проявяват своята креативност и инициативност. Те са способни на по-дълбока рефлексия и сътрудничество в групови проекти.

Анализът на данните разкрива следните основни проблеми:

1. Абстрактност на съдържанието

• Учениците трудно възприемат микросвета – протони, електрони, йони, химични връзки.
• Липсва визуална представа за процеси като електролиза, реакционни механизми и пренос на електрони.

Пример: Много ученици смятат, че химичните уравнения са просто „магически формули“, без да разбират процесите зад тях.

2. Механично възпроизвеждане на знания

• Преобладава запаметяването на уравнения и определения без разбиране на логиката.
• Трудности при решаване на задачи, изискващи анализ и прилагане на знания в нов контекст.

Пример: Учениците знаят формулата за скорост на реакция, но не могат да я приложат в практически сценарий.

3. Слаба връзка с практиката

• Химията се възприема като „теоретичен предмет“, а не като наука с реални приложения.
• Липсва осъзнаване за ролята на химията в индустрията, екологията, медицината и технологиите.

Пример: Учениците не свързват окислително-редукционните процеси с батериите в техните телефони.

4. Ниска мотивация и ангажираност

• Пасивно отношение в традиционните уроци – липса на дискусии и критично мислене.
• Страх от грешки – учениците се страхуват да експериментират и да задават въпроси.

Пример: При групови задачи някои ученици остават на заден план, без активно участие.

Защо STEM подходът е решението?

STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) е интердисциплинарен метод, който трансформира ученето в активен, ангажиращ и приложим процес.

Предимства на STEM в химията:

• Насърчава учене чрез действие – експерименти, симулации (PhET, VR), 3D модели.
• Свързва теорията с реалния свят – примери от индустрията, екологията и бита.
• Развива критично и творческо мислене – решаване на проблеми, проектно-базирано обучение.
• Стимулира работа в екип – съвместни задачи, дискусии, вземане на решения.
• Персонализирано обучение – дигитални инструменти (Kahoot!, Quizizz) и диференциация.
• Интердисциплинарност – връзки с физика (електроенергия), биология (клетъчни процеси).

Цели на педагогическата интервенция

Въз основа на констатираните проблеми, основната цел на изследването е:

• Да се подобри разбирането на химичните процеси чрез визуализации и експерименти.
• Да се повиши мотивацията чрез игровизация и практически приложения.
• Да се развие активно участие чрез групова работа и STEM проекти.

Очаквани ползи от STEM подхода

Проблем	Решение чрез STEM
Абстрактност	Визуализации (PhET симулации, 3D модели), VR лаборатории, интерактивни анимации
Механично учене	Проектни задачи (напр. „Как работи батерията?“), интердисциплинарни казуси
Липса на приложение	Реални сценарии: замърсяване, производство на лекарства, алтернативни енергийни източници
Ниска мотивация	Геймификация (Edu игри, квестове), групови състезания, използване на дигитални инструменти

Заключение

Резултатите от изследването показват, че традиционните методи на преподаване вече не отговарят на нуждите на учениците. Въвеждането на STEM подход в химията може да превърне сложните концепции в достъпни, интересни и приложими знания.

Следващи стъпки:

1. Прилагане на STEM методи в ежедневното преподаване.
2. Създаване на дигитални ресурси – симулации, видеоуроци, интерактивни тестове.
3. Сътрудничество с местни предприятия за практически примери (фармация, енергетика).
4. Оценка на ефективността чрез сравнителни тестове и обратна връзка от учениците.

STEM образованието не е просто модерна тенденция – то е необходимост в съвременното училище, особено в предмети като химията, които формират бъдещите иноватори и изследователи.