Формирование системного мышления обучающихся через развитие логических универсальных учебных действий на уроках химии

Е.Г. Ефимова,

учитель химии, МАОУ лицей №7 г. Томска

lenaef1974@yandex.ru

Современное общество характеризуется ускоренными темпами развития, созданием глобального информационного пространства и переходом к новой системе коммуникативных взаимодействий. В этих условиях, когда информация становится основной ценностью, от личности требуется широта мышления. Современные эксперты в области педагогики и психологии выделяют новые способы мышления: критическое, гибкое, креативное, системное, осознанное, позитивное.

Современный, постоянно изменяющийся мир ежедневно ставит перед человеком десятки задач, которые требуют быстрого и эффективного решения. Традиционные методы сбора и анализа информации, осмысления происходящего и прогнозирования будущего уже неэффективны. В этих условиях именно системное мышление является незаменимым навыком, позволяющим объективно анализировать происходящие процессы, принимать верные решения и выбирать рациональную линию поведения.

Системное мышление как методология научного познания было сформулировано в течение XX века [9],[10]. В современной литературе приводится много примеров того какими качествами и умениями должен обладать человек с системным мышлением [1],[8]. Д. Капра выделил 14 привычек, необходимых для эффективной работы с системами [6]. Б. Ричмонд описал семь важных умений системного мышления. Питер М. Сенге выделил системные принципы, правила, по которым строится системное мышление [12].

Системное мышление — это способность понимать множественные связи между объектами, предметами, явлениями, а также целостно их рассматривать. А выявить глобальные закономерности можно лишь при помощи системного подхода [11]. Таким образом, для развития системного мышления необходимо обладать развитым логическим мышлением.

Очевидно, что в таких условиях системное мышление нуждается в целенаправленном формировании, которое обеспечивается организованной познавательной деятельностью. Таким образом, в соответствии с новыми социальными вызовами, одной из важных задач современной школы является создание возможностей для формирования у обучающихся системного мышления.

Эти тенденции нашли отражение в мониторинговых исследованиях качества образования на всех уровнях. Их методология и критерии ориентированы на оценку не только предметных умений, но, в большей степени, на оценку метапредметных результатов, в том числе логических универсальных учебных действий. Особое внимание в этих исследованиях занимает оценка умений школьников решатькомплексные задачи, которые требуют системного подхода.

Как показывает наш опыт, многие обучающиеся испытывают затруднения при попытке корректного с точки зрения системного подхода изложения собственных мыслей в устной и письменной форме. Знания школьников зачастую обрывочны. Они слабо владеют навыками системного мышления, позволяющими увидеть взаимосвязи между процессами и явлениями, проанализировать и обобщить учебный материал и сделать из него выводы. Об этом говорят результаты метапредметных конкурсов, региональных мониторингов и других исследований.  Так, согласно статистике открытой всероссийской олимпиады «Наше наследие», а также, результатам региональных мониторингов уровня сформированности метапредметных умений решаемость заданий на логику обучающимися лицея составляет около 25%, а решаемость заданий, где необходимо было систематизировать объекты и явления – примерно 22%. Это говорит о том, что школьники слабо владеют навыками системного мышления.

Основной причиной такой ситуации является огромное количество информации, которую ребенок обрабатывает ежедневно. Мир подростка — это калейдоскоп разрозненных фактов и информационных осколков. Как следствие, формируется клиповое мышление.

Согласно идеям современных исследователей, результатом такой ситуации может стать рассеянное внимание, плохая память и отсутствие концентрации. Но среди самых главных минусов клипового мышления ученые называют снижение способности анализировать, сопоставлять информацию, факты [4].

Решением этой проблемы может стать целенаправленное формирование системного мышления через организованную познавательную деятельность, в том числе через организацию групповой работы и взаимодействие обучающихся на уроке [2].Возникает вопрос: каким образом формировать системное мышление обучающихся?

Химия как наука, изучающая различные системы, имеющая глубокие логические связи внутри предмета, обладает большими ресурсами для развития логического, а значит и формирования системного мышления школьников.

Мы определили для себя пять направлений, которые создают возможности для формирования системного мышления. Эти направления универсальны. Мы их наполнили предметным химическим содержанием.

1. Использование приемов переработки информации, преобразование из одной формы в другую. Ребенок перерабатывает текст, схему или видеофильм в иную форму (интеллект-карта, карта понятий, кластер, скетч и др.). При этом он производит глубокий анализ и синтез объектов и явлений.  Так, составление интеллект-карт является эффективным инструментом обобщения и систематизации материала на уроках химии, например, после изучения какого-либо класса неорганических соединений (8 класс) или органических соединений (10 класс, органическая химия).

2. Организация взаимодействия обучающихся через специальные приемы и формы (сингапурские структуры, приемы групповой и парной работы «Мысли на столе», «Активное слушание», «Аналогии», техника «Углубись…» и др.). Данные приемы эффективны для первичного закрепления знаний при изучении таких тем курса химии как области применения химических веществ, значение веществ для человека и др. Используя каждый раз разные формы, мы создаем условия для реализации системного подхода через коммуникацию.

3. Применение смысловых стратегий работы с текстом («Словарная карта», «Пирамида фактов», «Дерево проблем», «ПОПС-формула, «INSERT», «Кольца Венна», «Кубик Блума» и др.) Здесь включаются все мыслительные операции, которые лежат в основе логических универсальных учебных действий.    

4. Использование специальных заданий на развитие логических универсальных учебных действий (УУД). Задания составляются учителем либо обучающимися. Примеры таких заданий приведены с данной статье ниже. Выполнение этих заданий требует от обучающихся анализа объектов, составления целого из частей, установление причинно-следственных связей, что способствует развитию логического мышления.

5. Сопровождение участия обучающихся в предметных и метапредметных конкурсах (Международный конкурс-исследование для оценки естественнонаучной   грамотности «ЭМУ-Эрудит», «Международный молодежный химический чемпионат», Межрегиональный конкурс молодых химиков «VITA», г. Томск и др.).

По мнению авторов, системное мышление позволяет понимать связи между объектами, предметами, явлениями, опираясь на логику и причинно-следственные связи, а также целостно их рассматривать. Логика системного мышления направлена на упрощение любой системы, ведь она позволяет как раз разделить ее на составные элементы [5],[7]. А выявить глобальные закономерности можно лишь при помощи системного подхода. Таким образом, для развития системного мышления необходимо обладать развитым логическим мышлением. Однако системное и логическое мышление не одно и то же, так как первое подразумевает применение второго.

В основе логических универсальных учебных действий лежат следующие мыслительные операции:

• анализ объектов с целью выделения признаков;
• синтез — составление целого из частей;    
• выбор критериев для сравнения, классификации объектов;
• подведение под понятие, выведение следствия;
• установление причинно-следственных связей;
• построение логической цепи рассуждении;
• доказательство;
• выдвижение гипотез и их обоснование.

Галеева Н.Л. в своих работах предлагает эффективные приемы развития логического мышления обучающихся [3]. Рассмотрим некоторые из них. Одним из приемов является прием «Словесные пропорции». В каждом вопросе дана пара (тройка) выделенных жирным шрифтом слов. Необходимо найти смысловое соотношение между значениями этих двух (трех) слов. Затем из предложенных ответов выбрать ту пару слов, которые соотносятся между собой так же, как выделенная пара.

Внимание! Порядок слов в паре имеет значение.

Пример задания «Словесные пропорции»:

рыбы: жабры

(1)  животные: кислород

(2)  млекопитающие: легкие

(3)  растения: углекислый газ

(4)  человек: дыхание

Ответ – 2.

Комментарий: рыбы – класс животных, жабры – органы дыхания рыб. Такое же смысловое соотношение существует в паре «млекопитающие: легкие». В других парах такого соотношения нет. Поэтому правильный ответ – 2.

Ниже приведены примеры Словесных пропорций с химическим содержанием.

Пример 1: Вода: Электрический ток 

(1) водород: нагревание;

(2) вода: разложение;

(3) бертолетова соль: нагревание;

(4) серная кислота: замещение.

Ответ – 3.

Комментарий: вода вступает в реакцию разложения под действием электрического тока. Такое же смысловое соотношение существует в паре «бертолетова соль: нагревание». В других парах такого соотношения нет. Поэтому правильный ответ – 3.

Пример 2: Оксид меди: водород: медь

(1)  атом: молекула: ион

(2)  соляная кислота: алюминий: водород

(3)  серная кислота: кислород: водород

(4)  оксид меди: кислород: медь

Ответ – 2.

Комментарий: продуктом взаимодействия оксида меди и водорода является медь. Такое же смысловое соотношение в паре «соляная кислота: алюминий: водород». В других парах такого соотношения нет. Поэтому правильный ответ – 2.

Другой прием для развития логического мышления – «Вместо многоточия».  Обучающимся необходимо вписать пропущенные слова по смыслу, определив логическую связь.

Пример задания:

Возможны другие ответы, подходящие по смыслу и укладывающиеся в логику задания.

Ниже приведены примеры заданий с химическим содержанием.

Пример 1.

Пример 2.

Еще один эффективный прием для развития логического мышления «Развивающий канон». Этот прием придумали в России в начале XX века для развития логического мышления разведчиков. Прием является одним из самых эффективных развивающих приемов, развивает умение делать выводы, вербализовать алгоритм решения.

Технология приема. Этот тип заданий относится к разряду логически-поисковых. Формирует не только логическое мышление, но и навык преобразования информации, а, также, смысловое чтение и системное мышление.

Имеется некий вид 6-элементной конструкции, где элементы (слова, символы, рисунки и т.д.) связаны скрытым логическим смыслом. Один из элементов неизвестен. Требуется найти алгоритм составления конструкции и неизвестный элемент.

Важно! Наиболее эффективным будет устное решение канонов, когда ученики «проговаривают» решение, строят предложения, находят слова-связки.

Пример задания:

Решение канона – буква С.

Объяснение: «Если первый месяц зимы – декабрь, а первый месяц весны – март, то первый месяц осени – сентябрь».

То есть решить развивающий канон — «прочитать» его решение устно.

Ниже приведены примеры развивающих канонов с химическим содержанием.

Пример 1.

Решение канона – «О» (а не «В», как могут подумать многие ученики).

Объяснение: если NaCl – соль, а H2SO4– кислота, то H2O – это оксид (а не вода; в данном случае указывается класс соединения, а не его название)

    Пример 2.     

Решение канона – водород.

Объяснение: Молекула оксида фосфора состоит из атомов фосфора и кислорода, а молекула аммиака состоит из атомов азота и водорода.

Представленные приемы универсальны. Их можно использовать на любом предметном материале и во внеурочное время. Мы взяли для себя эти формы и наполнили их предметным химическим содержанием. Получили отличный инструмент для развития логических УУД на уроках химии.

Принцип логического мышления – совершение умственных операций анализа и синтеза. Объект расчленяется на отдельные элементы, которые анализируются, изучаются, выявляются их особенности, возможности других комбинаций, а затем они соединяются вновь, возможно, в новом сочетании, или используются для конструирования других объектов.

Таким образом, мы можем говорить, что системное мышление как способ познания — это компетенция, которая может быть сформирована у обучающихся через развитие логических универсальных учебных действий.

Список литературы

1. Берталанфи Л. фон. Общая теория систем — критический обзор. Исследования пообщей теории систем // Сборник переводов. Общ. ред. и вст. ст. В.Н. Садовского иЭ.Г. Юдина.М.: Прогресс,1969.С.23-82
2. Букатов, В. М. Групповая работа на уроке: режиссура школьной повседневности в невыдуманных рассказах, неожиданных советах и нескучных рекомендациях: метод. материал / В. М. Букатов, М. Ганькина. М.: Чистые пруды,2006. 32 с.: ил. (Б-чка "Первого сентября". Сер. "Воспитание. Образование.Педагогика"; вып. 3).
3. Галеева, Н. Л. 100 способов формирования учебного успеха каждого ученика на уроках географии. Методическое пособие для учителя / Н.Л. Галеева. — М.: Гостимский А.С., 2012. — 127 c.
4. Гордеев К.С., Ермолаева Е.Л., Жидков А.А., Илюшина Е.С., Федосеева Л.А. Клиповое мышление // Современные научные исследования и инновации. 2018. № 8 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2018/08/87350
5. Зимняя И.А. Ключевые компетенции – новая парадигма результата современного образования // Интернет-журнал «Эйдос», 2006. 5мая.
6. Капра Фритьоф. Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем. Пер. с англ. под ред. В.Г. Трилиса. К.: «София». М.: ИД «София», 2003. 336с.
7. Кочуровская Е.Н. Формирование мотивационного компонента когнитивной компетентности школьников посредством нестандартных задач // Вестн. Бурят. гос. ун-та, 2009. № 15.
8. Медоуз Донелла. Азбука системного мышления. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 343с.
9. О'Коннор Дж. Искусство системного мышления: Необходимые знания о системах и творческом подходе к решению проблем. М.: Альпина Бизнес Букс, 2006. 256с.
10. Пурдехнад Джон. Что такое «Системное мышление»? // Журнал Проблемы управления в социальных системах «Национальный исследовательский Томский государственный университет», 2012. 62-64с.
11. Уиддет Стив, Холлифорд Сара. Руководство по компетенциям. Пер. с англ. М.: Издательство ГИППО, 2008. 228с.
12. Сенге Питер. Пятая дисциплина. Искусство и практика обучающейся организации // Манн, Иванов и Фербер, 2018.