Тема: Организация научно-исследовательской работы в старшей школе на примере темы «Химия красителей»

Одним из требований современного школьного образования является необходимость не только обеспечить учащихся системой предметных знаний, но и вооружить их продуктивными способами действий, умениями применять их на практике, преобразовывать и самостоятельно вырабатывать новые знания, включаясь в новый вид деятельности.
В связи с новыми требованиями ФГОС [38] все учебные программы и методы обучения были переработаны с учетом компетентностного подхода в образовании. При таком подходе под образовательным результатом учащихся понимают не сумму усвоенной информации, а способность находить оптимальные решения, способы действий в различных проблемных ситуациях.
Среди ряда формируемых у школьников компетенций необходимо выделить проектно-исследовательскую компетенцию - одну из важнейших составляющих в развитии познавательных, творческих навыков и самостоятельности школьников [27]. Исследование и проектирование используют как дополнительное средство при изучении курсов общеобразовательных дисциплин, позволяющее учащимся принимать решение самостоятельно, учитывая особенности окружающей действительности и наличие вспомогательных материалов. Кроме того, использование научно-исследовательской деятельности в образовательном процессе обладает профориентационной направленностью, а также развивает коммуникативную компетенцию, т. е. умение работать в команде.
Научно-исследовательскую работу учащихся можно организовать непосредственно в школе, учреждениях дополнительного образования, а также в научных лабораториях высших учебных заведений. Руководство научно-исследовательской работой осуществляют учителя образовательных учреждений, могут привлекаться профессорско-преподавательский состав и аспиранты вузов.
Тематика и характер исследовательских работ могут быть различными и определяются предметной областью знаний, возможностями материальной базы школы, возрастными и личностными особенностями учащихся. Интерес школьников к исследованию будет тем выше, чем актуальнее работа и чем большее практическое значение она имеет. Одна из увлекательных областей органической химии, на базе которой можно выделить множество проблемных ситуаций исследовательского характера, - химия красителей.
Красители - это интенсивно окрашенные органические соединения, обладающие способностью придавать окраску различного рода материалам [39]. Природные красители - это органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки. Выбор методов выделения красителей из природного сырья зависит от вида используемого сырья, от характера сопутствующих веществ, а так же от свойств основного извлекаемого пигмента. Чаще всего натуральные красители получают в виде соков и экстрактов. Для извлечения используют подходящие растворители. Так, для экстракции антоцианов используют воду или этиловый спирт, так как это водорастворимые пигменты, а для липофильных пигментов используют растительные масла, т.е. извлекают с помощью неполярных растворителей.
В рамках школьного курса химии нет возможности подробно останавливаться на химии красящих веществ. Содержание элективного курса позволяет расширить представления обучающихся об истории красителей, теориях цветности, природных и синтетических красителях и механизмах их действия; рассматриваются способы выделения красителей из природного сырья и методы синтеза в химической лаборатории. Данный курс ориентирует учащихся на профессии, связанные с химией, и способствует повышению интереса к познанию окружающего мира [41].
Целью данной работы является выявление условий для формирования проектно-исследовательской компетенции учащихся через организацию научно-исследовательской работы в рамках элективного курса для 10-х профильных классов на тему «Химия красителей».
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ учебно-методической литературы по теме исследования.
2. Выявить оптимальные условия формирования проектно-исследовательской компетенции учащихся старших классов.
3. Разработать учебно-тематическое планирование элективного курса для 10-х профильных классов на тему «Химия красителей», включающее организацию научно-исследовательской работы на базе лаборатории тонкого органического синтеза КГПУ им. В. П. Астафьева.
ОБЪЕКТ - процесс формирования проектно-исследовательской компетенции обучающихся старшей школы через организацию научно-исследовательской работы.
ПРЕДМЕТ - методические условия для формирования проектно-исследовательской компетенции при вовлечении школьников в научно-исследовательскую работу.
ГИПОТЕЗА - формирование проектно-исследовательской компетенции эффективнее всего происходит при вовлечении школьников в научно-исследовательскую работу на базе научных лабораторий вузов и научных институтов.
Для решения поставленных задач и проверки гипотезы использовались следующие методы исследования:
• теоретические: анализ учебно-методической и научной литературы, образовательных программ, элективных курсов, методических пособий по теме исследования;
• экспериментальные: методы тонкого органического синтеза, физико-химические методы анализа и идентификации органических веществ (тонкослойная хроматография, определение точки плавления, электронные спектры поглощения и др.)
Научная новизна и практическая значимость результатов исследования заключаются в разработке учебно-тематического планирования элективного курса для 10-х профильных классов на тему «Химия красителей», включающего организацию научно-исследовательской работы на базе лаборатории тонкого органического синтеза КГПУ им. В. П. Астафьева.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты исследования были представлены на конференциях различного уровня. По теме диссертации опубликовано 3 статьи:
• Шувалова А.А. Гетероциклические соединения: значение, применение и изучение в школьном курсе // Методика обучения дисциплин естественнонаучного цикла: проблемы и перспективы: материалы XVII Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов. Красноярск, 26 апреля 2018 г. [Электронный ресурс] / отв. ред. Т.В. Голикова; ред. кол.; Электрон. дан. / Краснояр. гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева. - Красноярск, 2018.
• Шувалова А.А. Организация научно-исследовательской работы в старшей школе на примере темы «Химия красителей» // Инновации в естественнонаучном образовании: X Всероссийская (с международным участием) научно-методическая конференция. Красноярск, 23 октября 2018 г. / отв. ред. И.Б. Чмиль; ред. кол.; Краснояр. гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева. - Красноярск, 2018.
• Шувалова А.А. Получение натуральных красителей из пищевого сырья // Химическая наука и образование Красноярья: материалы XII межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 150- летию открытия Периодического закона химических элементов Д.И. Менделеевым. Красноярск, 16-17 мая 2019 г. / отв. ред. л.М. Горностаев; ред. кол.; Краснояр. гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева. - Красноярск, 2019.
Объем и структура работы: магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего 46 источников и 5 приложений. Общее количество страниц 94, количество таблиц 1, количество рисунков 6.
Купить

По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1. Анализ литературных источников показал, что тема «Природные и синтетические красители» является комплексной, межпредметной, далеко выходит за рамки школьного курса и предоставляет широкие возможности для формирования как предметных, так и метапредметных компетенций обучающихся при ее изучении.
2. Формирование проектно-исследовательской компетенции обучающихся является многостадийным процессом и эффективнее всего происходит при вовлечении школьников в научно-исследовательскую работу на базе научных лабораторий вузов и научных институтов.
3. Элективный курс «Химия красителей», разработанный для учащихся 10-х профильных классов, включает организацию научно-исследовательской работы по получению известных и новых синтетических красителей в лаборатории тонкого органического синтеза на базе КГПУ им. В. П. Астафьева. Данный элективный курс может быть использован в школах при подготовке учащихся к ЕГЭ, олимпиадам и для организации работы НОУ по химии в школе.

Купить