Вырастить риф, создать разноцветное пламя и нелопающиеся пузыри, своими глазами увидеть извержение вулкана — от всех этих опытов маленькие (и не только) дети всегда остаются в полном восторге. И все эти эксперименты — самая настоящая химия. Почему же в школе любителей этого предмета так мало? Разбираемся вместе с научным сотрудником Центра нейронаук в образовании ИТМО Анжеликой Марковниковой.

Химия должна впечатлить

Химия — это стол, компьютер, цветы, краска, кухня и даже то, что мы едим. Она вокруг нас, просто мы не обращаем на это внимания, потому что привыкли к естественным ежедневным процессам. Хотя даже приготовление блинчиков — это гашение, реакция воды и оксида кальция. Интерес к химии начинается через простейшие эксперименты, когда магию науки можно увидеть своими глазами. Почему горящая свечка быстро гаснет, если накрыть ее вазой? Из-за чего в бутылке появляется пена, если смешать в ней уксус с водой? Вам не нужно быть специалистом в химии, чтобы объяснить ребенку логику подобных реакций.

Главное — помнить, что знакомство с химией в детстве начинается с визуального «вау»

Есть множество простых экспериментов, которые можно провести вместе с детьми и при этом не разрушить квартиру. Например, если капать йодом в йогурт, он станет синим. Лучше всего для визуального «вау» подходят качественные реакции — когда изменяется цвет, выпадает осадок и выделяются газы.

Сегодня химические опыты можно ставить в приложениях и программах. Но проводить «нарисованные» эксперименты не так интересно — нет эффекта вовлечения. Хотя при доработке цифровые платформы могут помочь — например, мы с коллегами работаем над приложением для детей с ДЦП. По сути это лабораторный практикум, для которого мы снимаем на видео химические реакции с имитацией управления. То есть пользователи будут как бы сами проводить эксперименты и наблюдать результат, но используя при этом только смартфон.

В школе нет места экспериментам

В ЕГЭ по химии есть задание, для решения которого нужно владеть знаниями о проведении экспериментов — за него дают 4 балла. Например: «Установите соответствие между названием полимера и признаком его классификации: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой». Без лабораторного практикума в школе во время экзамена на эти вопросы не ответишь, а значит, потеряешь около 12 тестовых баллов.

Я преподаю на подготовительных курсах к ЕГЭ для старшеклассников — практически все, кто приходят ко мне заниматься, говорят, что никаких наглядных экспериментов у них на уроках не было. На моих занятиях мы как-то выкручиваемся, смотрим видео, но гораздо эффективней один или два раза провести эксперимент своими руками. Понятно, что для школ это затратно — на реагенты не выделяют финансирования или закупают «демонстрационный» набор, который пылится на полках.

Но при должном внимании можно нехватку практики в школьной программе компенсировать. Правда, чаще всего учителям это не нужно. Тем более иногда (часто) администрация школ не особо обращает внимание на уровень знаний — важен сам факт проведенного урока: что он прошел по плану и по расписанию. И все же здорово, что есть те, кто доводят свою работу до конца, прорабатывают каждую тему интересно, выбирают разные форматы подачи материала.

Есть задача — есть решение

В основе обучения химии лежит «треугольник Джонстона». Первоначально он описывает три уровня предоставления информации для изучения этой науки: макроскопический, субмикроскопический и непосредственно символы. Проще говоря, мы можем наблюдать за химическими реакциями самостоятельно, рассматривать их на молекулярном уровне или представлять в виде формулы. Для эффективного усвоения материала нужно учитывать все три уровня — одно без другого не работает. Теперь сопоставим этот треугольник с программами обучения в российских школах и с возможностями для обучения в целом.

Формулы

Химию как предмет вводят в разное время. Если это случается в 7-м классе, урок похож на что-то среднее между природоведением и внедрением начальных базовых понятий о дисциплине. Если же предмет «стартует» в 8-м классе, программа начинается сразу с четырех классов неорганических соединений, кислот, оксидов, оснований и солей. Без плавного перехода и введения в предмет ученики теряются. Дети сталкиваются только с формулами, и им становится скучно — они не понимают, зачем это нужно и как это работает. Кроме того, педагог должен уметь интересно донести материал, заинтересовать класс. Детям нужно объяснить, что формулы — это не вся химия, но важная её часть.

Наблюдения и эксперименты

В школах редко проводят лабораторные. Значит, нужно получить экспериментальный опыт вне школы. Есть два решения: простое и сложное. Простое — записаться на курсы по химии. Их много в разных городах, для любого возраста. Например, в ИТМО есть практический курс для начальных классов, а у Лекториума есть целая химическая школа. Вариант посложнее — проводить опыты самостоятельно. И речь идет уже не о безобидных детских «экспериментах на кухне», а о вполне взрослых опытах. Этот путь скорее подходит для родителей, чьи дети учатся в средних и старших классах. Если ребенок не демонстрирует настоящую увлеченность химией, к нему лучше не прибегать.

Но если вы все же решили открыть домашнюю «лабораторию», важно всегда соблюдать технику безопасности:

• выбирайте место для «лаборатории» с металлическим покрытием или плиткой, чтобы окружающее пространство не пострадало от опытов;
• помещение всегда должно проветриваться — должна быть вытяжка или открытое окно;
• рядом должен быть огнетушитель или хотя бы емкость с водой;
• работать в «лаборатории» нужно строго в перчатках, халате и прозрачных очках, волосы должны быть убраны. Само собой, опыты должны быть исключительно познавательными, без использования потенциально опасных веществ, и проходить под присмотром взрослых.

Молекулярный уровень

Именно здесь пригодятся приложения и программы. Вряд ли у вас или у ваших детей будет стабильный доступ к сложному и дорогому оборудованию. Кроме того, далеко не каждый элемент можно рассмотреть в лабораторных условиях. Есть разные способы визуализации, но интереснее и полезнее всего познавать молекулярный мир через VR и дополненную реальность. При поиске курсов или программ обучения для школьников можно уточнить, если ли у них такие возможности.

И еще: ребенку не будет интересно, если его заставляют «знакомиться» с наукой. Постарайтесь увлечь его в раннем детстве, а дальше он сам захочет разбираться в ней самостоятельно или с вашей небольшой помощью при необходимости. Помните: если теория — то наглядная, если практика — то безопасная.

Зачем это все

Химия, физика, математика, геометрия, биология, география — все это относится к предметам STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics). Это модель, которая объединяет естественные науки и инженерные предметы в единую систему. В ее основе лежит интегративный подход: биологию, физику, химию и математику преподают, как правило, не по отдельности, а в связке — для решения реальных технологических задач. Изучение химии дает возможность познакомиться с научными законами и природными явлениями нашей планеты и помание, как работает огромное количество изобретений и устройств.

А еще она может развивать пространственные, логические и интеллектуальные способности. При изучении всех этих предметов, в том числе химии, у детей совершенствуются и активируются определенные части мозга — например, гиппокамп и префронтальная кора, которая координирует мысли и действия. Это крайне полезный «тренажер» для познания окружающего мира.

И, конечно, химия — это перспективное направление для выпускников. Химия нужна в медицине, экологии, в тяжелой и легкой промышленности. Расскажите детям о сферах на «стыке» двух или более наук или дисциплин. Например, инфохимия — экспериментальная область науки на стыке химии, биологии, IT и математики. Специалисты в этой сфере изучают хранение и обработку информации на молекулярном уровне. Результаты исследований и проектов в этой области помогают приблизить создание адресной доставки лекарств (то есть конкретно в определенные клетки организма), ускоренное заживление ран и многое другое.

Это и нанохимия, которая исследует свойства, строение и особенности химических превращений наночастиц. Основная задача, которая стоит перед учеными в этой области, — получить вещества с новыми свойствами. К тому же сейчас в России (и не только) активно развивается нефтехимия.

Знание химии — ключ ко множеству перспективных и интересных профессий. Главное — вовремя понять, как именно этим ключом воспользоваться.

Фото: megaflopp / Shutterstock / Fotodom

Реклама. Рекламодатель: Университет ИТМО. LjN8KBVyY