Formarea capacităţii de investigare experimentală

Esenţial este ca în cadrul aces¬tora să se ofere elevilor posibilitatea de a parcurge toate etapele pe care le presupune efectuarea unui experiment: sesizarea problemei, identifi¬carea variabilelor, emiterea independentă a ipotezei, verificarea ipotezei pe baza datelor observative, corect notate şi interpretate.
Procese intelectuale implicate in investigarea experimentală
1. Efectuarea observaţiilor, înregistrarea datelor observate și co-municarea lor in terminologia specifică chimiei. Activitate intelectuală care constă în clasificarea relaţiilor dintr-o percepţie globală confuză, In stabilirea unui sistem coerent de relaţii, în funcţie de un criteriu unic, observaţia trebuie efectuată sistematic și orientată spre un anumit scop, determinând înţelegerea conştientă a desfăşurării unei expe¬rienţe. Atât în experimentul ştiinţific, cit şi in experimentul integrat în lecţie, observaţia precede explicaţia sau se desfăşoară concomitent; în ca¬drul activităţilor experimentale este necesar ca elevii, pe lângă observaţii spontane, să efectueze şi observaţii organizate asupra substanţelor şi transformărilor lor, ce permit sesizarea unor corelaţii între fenomene chi¬mice diferite, între factori fizico-chlmici diferiţi, interpretarea lor cau¬zală depăşind cadrul observaţiei stricte. în acest sens este absolut nece¬sară o planificare a experimentelor de observare: stabilirea precisă a obiectivelor care trebuie urmărite, a succesiunii operaţiilor pe care tre¬buie să le desfăşoare elevul, cu rezultatele observaţiilor.
Ca algoritm pentru dobtndirea informaţiei prin observare, poate fi propusă o succesiune de etape de care să se ţină seama în organizarea unor astfel de experienţe sau In anumite faze ale unor experienţe mai complexe, şi anume:
■ pregătirea substanţelor şi a altor materiale pentru observaţie;
■ stabilirea precisă a sarcinii de observare;
■ alcătuirea unui plan de observare care să conţină sarcinile parţiale de observare;
■ achiziţionarea unui număr mare de informaţii
De obicei, existenţa capacităţii de observare se deduce indirect, din afirmaţiile elevilor ce reprezintă rezultate ale activităţii lor de observare. Iată de ce se dovedesc necesare activităţi ca: înregistrarea rezultatelor măsurăto¬rilor sau observaţiilor efectuate de elevi, comunicarea ţi comentarea ver¬bală a acestora, folosindu-se terminologia specifică.
În strînsă legătură cu observarea se află formularea verbală sau în¬scrierea — în terminologia specifică chimiei — a constatărilor observa¬ţiei, care devin rezultate ale observaţiei (noţiune, lege, principiu), ce nu trebuie să fie contrazise de nici o altă observaţie sau de experienţele ur¬mătoare. De aceea, este necesar ca pregătirea, efectuarea ţi evaluarea ex¬perienţelor şcolare să formeze o unitate organică.
2. Interpretarea observaţiilor; comunicarea concluziilor obţinute prin prelucrarea observaţiilor. Prelucrarea succesiunii observaţiilor obţimete In scopul asamblării lor într-o imagine globală impune o dirijare din par¬tea profesorului, care orientează în mod conştient observarea efectuată de elev, In funcţie de obiectivele propuse. Interpretarea observaţiilor incepe atunci cînd suportul obiectelor ma¬teriale nu mai este necesar pentru activitatea mintală a elevului. Ea poate să vizeze: realizarea unor clasificări pe baza observaţiilor, constituirea unor categorii prin clasificarea sau înscrierea unor observaţii (de exem¬plu, compararea proprietăţilor substanţelor studiate, stabilirea unui plan de organizare a activităţii, găsirea unui algoritm de determinare), stabi¬lirea cauzelor unui fenomen observat
3. Formularea ipotezelor este rezultatul unei îndelungate faze pregă¬titoare; reprezintă o decizie în condiţii de incertitudine, eînd nu există In¬formaţii privind posibilităţile ei de verificare. S-a constatat că elevii pot învăţa cum să formuleze o ipoteză ca moment al investigaţiei experimen¬tale; de asemenea, cum să creeze o situaţie capabilă să infirme sau să confirme o ipoteză.
4. Verificarea ipotezelor. În procesul de învăţâmînt la chimie, există diferite posibilităţi de a examina ipoteza (prin observaţie în natură sau în laborator ; teoretic — cu ajutorul teoriilor, principiilor, legilor, calculelor etc.; prin experiment).
Elevii fac do¬vada formării capacităţii de efectuare a unei investigaţii experimentale, dacă pot:
■ să efectueze observaţii sistematice şi organizate ;
■ să formuleze concluzii pe baza rezultatelor obţinute prin observaţii;
■ să verifice concluziile observaţiei prin experiment, respectiv :
• să identifice factorii ce determină desfăşurarea fenomenului;
• să emită ipoteze privind corelaţiile dintre variabile (independente şi dependente);
• să proiecteze experimentul şi dispozitivele experimentale;
• să efectueze experimentul;
• să prelucreze datele obţinute;
• să interpreteze rezultatele;
• să confrunte rezultatele cu ipoteza;
• să formuleze concluzia rezultată din experiment;
• să generalizeze rezultatele şi să stabilească limitele lor de variabilitate.
Aceste obiective pot fi grupate şi într-un alt mod, după cum urmăresc achiziţionarea unor informaţii despre substanţe şi transformările chi¬mice ale acestora;
a. folosirea unor informaţii teoretice în efectuarea unor experienţe simple;
b. demonstrarea caracterului experimental al chimiei.
Prin intermediul activităţilor practice elevul poate să dovedească dacă are sau nu are formate deprinderi practice de muncă în laborator, în acest sens el trebuie să poată:
■ să efectueze unele operaţii de bază în laborator: mojarare, amestecare, dizolvare, decantare, evaporare, filtrare;
■ să prepare soluţii apoase de diferite concentraţii procentuale ;
■ să efectueze experienţe de laborator în scopul obţinerii unui anumit rezultat (de exemplu, prepararea unei substanţe, separarea unei substanţe dintr-un amestec etc.) după instrucţiuni scrise sau orale, folosind un desen sau un model.
În scopul demonstrării caracterului experimental al chimiei, elevul trebuie să fie capabil:
■ să verifice, prin experimente proiectate de el, caracterul adevărat sau neade vârât al unor ipoteze privind:
• posibilităţile de producere a fenomenelor chimice;
• posibilităţi de reacţie între diferite substanţe;
• proprietăţile unor substanţe;
• metodele de obţinere a unor substanţe;
• recunoaşterea unor substanţe în funcţie de proprietăţile lor.
Prin datele teoretice pe care elevul le primeşte cu privire la procesele şi operaţiile pe care urmează să le efectueze şi prin mânuirea corectă a substanţelor şi a instalaţiilor, el ajunge să stabilească o legătură între cunoştinţe şi practică, între valoarea teoretică a informaţiilor dobândite şi condiţiile aplicării şi utilizării acestora.