Решение задач занимает в химии важное место. Во-первых, это один из приемов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение ученого материала по химии и вырабатывается умение самостоятельного применения приобретенных знаний на практике. Во-вторых, это прекрасный способ осуществления межпредметные и курсовых связей и связи химической науки с жизнью. Успешное решение задач учащимися, поэтому является одним из завершающих этапов в самом познании. Чтобы научиться химии, систематическое изучение известных истин химической науки должно сочетаться с самостоятельным поиском решения сначала малых, а затем и больших проблем.

Решение задач требует умения логически рассуждать, планировать, делать краткие записи, производить расчеты и обосновать их теоретическими предпосылками, дифференцировать определенные проблемы в целом. При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки учащихся, полученные ранее, но и формируются новые. Задачи, включающие определенные химические ситуации, становятся стимулом самостоятельной работы учащихся над учебным материалом, являются средством контроля и самоконтроля, помогает определить степень усвоения знаний и умений и их использования на практике; позволяет выявлять пробелы в знаниях и умениях учащихся и разработать тактику их устранения. При решении задач развивается кругозор, память, речь, мышление учащихся, а также формируется мировоззрение в целом; происходит сознательное усвоение и лучшее понимание химических теорий, законов и явлений. Решение задач развивает интерес учащихся к химии, активизирует их деятельность, способствует трудовому воспитанию школьников и их политехнической подготовке [1, 55, 57].

Отсюда понятно общепринятое в методике мнение, что мерой усвоения материала следует считать не только и даже не, сколько пересказ учебника, сколько умение использовать полученные знания при решении различных задач.

Психологи и дидакты рассматривают решение задач как модель комплекса умственных действий. Мышление при этом выступает как проблема «складывания» операций и определенную систему знаний с ее последующим обобщением. Значительна роль задач в организации поисковых ситуаций необходимых при проблемном обучении, а также в осуществлении процесса проверки знаний учащихся и при закреплении полученного материла [20].

Психологический анализ обучения свидетельствует о том, что усвоение знаний происходит в процессе активной мыслительной работы учащегося при решении им задачи через выделение существующих сторон проблемы путем анализа, абстрагирования и обобщения. Правильно подобранные задачи в соответствии с уровнем развития учащихся не только реализуют их психологически потенциал, но и мобилизует личность в целом, охватывая эмоциональную сферу, интересы, потребности. По наблюдениям психологов, учителей и методистов сверхтрудные задачи, превышающие известный барьер сложности, не только не стимулируют, а наоборот, снижают уровень мышления и не приносят пользы. Чтобы задачи будили мысль и развивали мышление, они должны быть посильны. Тогда мысль учащегося последовательно переходит от одного объекта к другому, это приковывает его внимание к задаче и стимулирует дальнейшее решение.

Итак, решение задач с психолого-педагогической точки зрения:

- учить мыслить учить мыслить, ориентироваться в проблемной ситуации;

- предполагает активную продуктивную деятельность с определенной глубиной, широтой и самостоятельностью решения, которая должна быть направлена на установление переноса знаний на новые объекты;

- проявляет взаимосвязь представлений и понятий;

- ведет к лучшему пониманию учащимися явлений в свете важнейших теорий;

- позволяет устанавливать связи химии и другими предметами, особенно с физикой и математикой;

- является средством закрепления в памяти учащихся химических законов и важнейших понятий;

- служит одним из способов учета знаний и проверки навыков, полученных в процессе изучения предмета;

- воспитывает в процессе изучения учащихся умение использовать полученные знания для решения практических проблем, тем самым, связывая обучение с жизнью и деятельностью человека [57].

Итак, исходя из выше указанной роли задач в курсе изучения химии, при решении задач ставятся следующие цели:

Образовательная цель.

- усвоение, закрепление, систематизация и совершенствовании учебного материала, формирование важных структурных элементов знаний, осмысление химической сущности явлений;

- выработка умения применять приобретенные знания самостоятельно в конкретно заданной ситуации, т.к. формирование теорий и законов, запоминание правил, формул, составление химических уравнений происходит в действии;

Процесс решения задачи – это познавательный процесс, это восхождение от абстрактного к конкретному. В методологическом аспекте – это подход от абстрактного мышления к практике, связь частного с общим.

Необходимо помнить, что решение задач – это не самоцель, а средство обучения, способствующее прочному усвоению знаний.

Воспитательная цель .

- формирование мировоззрения, осознанием материала, расширение кругозора в краеведческих и политехнических вопросах;

- реализация межпредметных связей, показывающие единство природы, связи обучения с жизнью, что позволяет развивать мировоззрение учащихся.

- осуществление принципа политехнизма;

- воспитание трудолюбия, целеустремленности, развитие чувства ответственности, упорства и настойчивости в достижении поставленной цели;

Развивающая цель.

- в ходе решения задач идет сложная мыслительная деятельность учащихся, которая определяет развитие, как содержательной стороны мышления (знаний), так и действенной (операций, действия).

- формирование научно-теоретического, логического, творческого мышления, развитие смекалки, в будущем – изобретательности и ориентацию на профессию химика.

- теснейшее взаимодействие знаний и действий является основой формирования различных приемов мышления: суждений, умозаключений, доказательств.

Решение задач – это мыслительный процесс.

Знания, используемые при решении задач, можно подразделить на два рода: знания, которые учащиеся приобретают при разборе текста задачи и знания, без привлечения которых процесс решения невозможен. Сюда входят различные определения, знания основных теорий и законов, разнообразные химические понятия, физические и химические свойства веществ, формулы соединений, уравнения химических реакций, молярные массы веществ и т.п [1, 27, 52, 51, 57].

Требования к изучению химической задачи и ее место в процессе обучения

Методика обучения определяется как педагогическая наука, исследующая закономерности определенному учебному предмету. Соответственно, методика обучения учащихся решению задач по химии может представлять частную методику, исследующую закономерности обучения решению задач.

Овладение методикой обучения школьников решать задачи — одно из сложных профессиональных умений учителя химии. В приобретении этого умения студентам помогут специально организованные практические занятия на семинаре. Занятиям предшествует работа студентов по небольшому методическому руководству — они выполняют определенные заданий и знакомятся с вопросами, которые будут подниматься на семинаре [38, 39].

Решение химических задач – важная сторона овладения знаниями основ науки химии. Включение задач в учебный процесс позволяет реализовать следующие дидактические принципы обучения:

1) обеспечение самостоятельности и активности учащихся;

2) достижение прочности знаний и умений;

3) осуществление связи обучения с жизнью;

4) реализация политехнического обучения химии, профессиональной ориентации.

В решении задач должен соблюдаться единый методический подход. Ведущая роль в обучении учащихся решению задач принадлежит учителю. Но нельзя недооценивать самостоятельности и учащихся при решении задач. При переходе от одного этапа к другому следует руководствоваться рекомендациями по формированию умений. Рассмотрим сущность этих этапов [52].

Выбирая задачу для учащихся, учитель обязан оценить ее с точки зрения следующих целей.

1. Какие понятия, законы, теории, факты должны быть закреплены в процессе решения, какие стороны свойств изучаемого вещества и химические реакции отмечены в процессе решения.

2. Какие приемы решения задачи должны быть сформированы.

3. Какие мыслительные приемы развиваются в процессе решения задачи.

4. Какие дидактические функции выполняют данные задачи.

Психологические исследования проблемы обучения решению задач показывают, что несформированность умений является следствием причин, которые обучающиеся просто не принимают во внимание. Природа внимания у учащихся такова, что они не способны долго концентрировать его на данном предмете. Зачастую длительное решение однотипных задач приводит к тому, что учащиеся решают новую предложенную задачу по тому старому образцу, который предложен преподавателем и не пытаются сделать это нестандартными способами, по-своему, не замечая, что ситуация в целом изменилась. Решая задачу, не осознают должным образом свою собственную деятельность, т.е. не понимают сущности задач и хода их решения. Не всегда анализируют содержание задачи, проводят ее осмысление и обоснование. Не вырабатывают общие подходы к решению, не определяют последовательности действий. Часто неправильно используют химический язык, математические действия и обозначения физических величин. На первое место при решении задач ставятся получение ответа любым действием, а не объяснение хода решения. При решении химической задачи не выделяют ее химическую часть и математические действия. Не задают цель проверить правильность результата не по ответу в задачнике, а решение обратной задачи или другим способом. Не вырабатывают понимания определенной системы задач, и они представляются бесформенным скоплением различных типов, видов, не связанных друг с другом. Для тех, кто сможет преодолеть эти недостатки, решение задач не будет вызывать особых трудностей. Процесс решения станет увлекательным, и будет приносить удовлетворение, подобно тому, которое получают любители разгадывания кроссвордов.

Умение решать задачи развивается в процессе обучения, и развивать это умение можно только одним путем – постоянно систематически решать задачи!

Поэтому, если ставится цель – закрепление теоретического материала, то метод решения задач должен быть уже известен учащимся. Если объясняется новый тип задач по методу решения, то учащиеся должны свободно оперировать учебным материалом. Одновременно обе цели ставить не рекомендуется [38].

Учитель активизирует знания учащихся, которые используются при решении задач. Затем приводится анализ условия задачи. Учитель кратко его записывает с помощью символов и условных обозначений. Далее разрабатывают план решения и по возможности выражают его в общем виде с помощью указанных выше формул, соблюдая все правила, которым учащиеся на уроках математики и физики. Тонко после этого приступают к числовому решению и проверяют ответ.

Если цель решения – изучение нового типа задач, то четко формулируют алгоритм, который учащиеся записывают и отмечают, к какому типу решения он соответствует. После чего решается аналогичная задача и предлагается задачи для самостоятельного решения.

Исходя их выше сказанного, вытекает место задач в процессе обучения.

При объяснении нового материала задачи помогают иллюстрировать изучаемую тему конкретным практическим применением, в результате учащиеся более осознанно воспринимают теоретические основы химии.

Использование задач при закреплении новой темы позволяет учителю выявить, как усвоен новый материал, и наметить методику и план дальнейшего изучения данного вопроса.

Решение задач дома способствует привлечению учащихся к самостоятельной работе с использованием не только учебников, но и дополнительной справочной литературы.

С целью текущего, а также итогового контроля и учета знаний лучшим методом является также расчетная задача, т.к. при ее решении можно оценить все качества ученика, начиная от уровня знания теории до умения оформлять решение в тетради.

Особое место занимает решение задач при повторении и обобщении учебного материала. Именно здесь в большей степени реализуются межпредметные связи, а также системность и целостность изучаемой темы или курса в целом [57].

Система химических задач

При всей важности отдельных задач эффект целостного образовательного процесса обеспечивается всем множеством задач по каждой теме, которое должно образовывать систему. Таким образом, ключевой элемент ресурсного обеспечения учебного процесса — система задач.

Системой задач называется совокупность задач к блоку изучаемой теме, удовлетворяющая ряду требований.

1. Полнота. В системе задач присутствуют задачи на все изучаемые понятия, факты, способы деятельности, включая мотивационные, подводящие под понятие, на аналогию, следствия из фактов и пр.

2. Наличие ключевых задач. Задачи сгруппированы в узлы вокруг объединяющих центров - задач, в которых рассматриваются факты или способы деятельности, применяемые при решении других задач и имеющие принципиальное значение для усвоения предметного содержания.

3. Связность. Вся совокупность задач может быть представлена связным графом, в узлах которого - ключевые задачи, выше них — подготовительные и вспомогательные, ниже — следствия, обобщения и т. д.

4. Возрастание трудности в каждом уровне. Система состоит из трех подсистем, соответствующих минимальному, общему и продвинутому уровням планируемых результатов обучения. В каждой из подсистем трудность задач непрерывно нарастает.

5. Целевая ориентация. Для каждой задачи определено ее место и назначение в блоке изучения материала.

6. Целевая достаточность. В системе достаточно задач для тренажа, аналогичных задач для закрепления методов решения, задач для индивидуальных и групповых заданий разной направленности, для самостоятельной (в том числе исследовательской) деятельности учащихся, для текущего и итогового контроля с учетом запасных вариантов и т. д.

7. Психологическая комфортность. Система задач учитывает наличие разных темпераментов, типов мышления, видов памяти.

Система задач - основной ресурс учителя для реализации эффективного образовательного процесса. От качества этого ресурса более чем наполовину зависит успех учащихся при изучении курса. Остальные составляющие успеха заключены в организации их деятельности и управлении этой деятельностью [19, 39].

Этапы решения задач

Психологами обнаружена закономерность в поведении человека при решении задач. Он разбивает задачу на некоторые число более простых, т.е. ставит пред собой промежуточные вопросы (анализ задачи). Затем приступает к очередной проверке ряда простых задач, накапливая количественную информацию. Решив их, переходит к решению сложной – синтезирует. Таким образом, задачи решаются путем анализа и синтеза в совокупности. Иногда анализ протекает в скрытом виде (решающий провел анализ быстро, по шаблону), в таком случае создается впечатление, что имеет место только синтез. Поэтому цель учителя – не только подобрать задачи к уроку, но и обдумать, как он будет обучать учащихся разбивать подобранные задачи на более простые.

Решение задачи состоит из многих операций, которые связаны между собой и применяются в некоторой логической последовательности. Выявление этих связей и определение последовательности логических и математических операций лежат в основе умения решать задачи.

Решение предполагает поисковую деятельность, включение в этот процесс интеллектуальных операций. С точки зрения дидактики важно иметь в виду и то обстоятельство, что при решении любой задачи (математической, физической, химической и др.) задаются цель, условия и требования к учебно-познавательной деятельности. Естественно предположить существование закономерностей для процесса овладения общей процедурой деятельности. Отсюда вытекает необходимость использования общей методологии решения задач, т.е. объективном процессе интеграции естественнонаучных и математических знаний и умений, неизбежности связи предметных языков. Таким образом, главная дидактическая цель учителя химии при обучении решению расчетных задач: формирование общих логических основ стехиометрических знаний и общепредметных умений на базе общенаучных методов.

В общем виде способ решения химических задач можно представить следующим порядком действий:

1) краткая запись условия задачи (вначале указывают буквенные обозначения заданных величин и их значения, а затем — искомые величины), которые при необходимости приводятся в единую систему единиц (количественны сторона);

2) выявление химической сущности задачи, составление уравнений всех химических процессов и явлений, о которых идет речь в условии задачи (качественная сторона);

3) соотношения между качественными и количественными данными задачи, т.е. установление связей между приводимыми в задаче величинами с помощью алгебраических уравнений (формул) – законов химии и физики;

4) математические расчеты [15, 57].