Ещё раз подчеркнём эту разницу методов на примере.

Если ученику предлагается описать на основе чувственных восприятий образец железа, то он описывает данное вещество не как конкретное, а как мысленно нерасчленённое единичное. Он может указать цвет, агрегатное состояние, «тяжесть», взвесив кусок на ладошке, то есть то, что воспринимает непосредственно органами чувств. Конкретным понятием знание о железе станет для ученика тогда, когда он опишет не только ощутимые, но и измеряемые физические и химические свойства, то есть поведение железа в различных реакциях, когда он установит связи между составом, строением и свойствами. В конкретном понятии железа ученик объединяет (синтезирует) все знания о железе.

Сложность понятий определяет путь их формирования. Весь объём знаний понятия сразу усвоить невозможно. Оно формируется постепенно в течение длительного времени, на многих уроках. Рассмотрим для примера процесс формирования упоминавшегося выше понятия оксидов.

В процессе формирования понятий можно выделить четыре этапа:

1) введение в понятие;

2) формулировка определения понятия;

3) развитие понятия;

4) применение понятия.

1. Введение в понятие – это накопление таких знаний об исследуемом объекте, которые приведут к выделению сущности. На этом этапе важно активизировать те знания, которые явятся своеобразным «пьедесталом» для построения нового знания. Это соответствует природе работы мозга.

Дж. Брунер, исследуя психику человека, обнаруживает: «Восприятие предполагает акт категоризации. Фактически в эксперименте происходит следующее. Мы предъявляем субъекту соответствующий объект, а он отвечает путём отнесения воспринятого раздражителя к тому или иному классу вещей или событий. На этой основе только и могут строиться любые наши теоретические рассуждения» [18]. Из экспериментальных наблюдений психологов следует, что мозг, воспринимая новое знание, прежде всего ищет ответы на вопросы «что это? на что это похоже?». Ответ мозг получает, если находит соответствующее знание, усвоенное ранее, – опорное. Отсюда в дидактике опорным знаниям придаётся чрезвычайно важное значение.

И. Хофман в книге «Активная память» отмечает, что при восприятии объекта происходит установление соответствия между физическими параметрами воспринимаемого объекта и сохранившимися следами прежних восприятий в центральной нервной системе. И далее: «Только после того, как установлено такое соответствие, стимул (воздействующий на рецепторы предмет. – Л.К] приобретает значение и содержащаяся в нём информация получает интерпретацию. Информация о прошлых событиях составляет, таким образом, необходимую предпосылку для распознавания поступающей в данный момент информации» [154]. Можно сделать вывод: если информация о воспринимаемом объекте не находит хранящейся в памяти соответствующей информации, то не происходит и осознанного восприятия. Установление указанного соответствия является основой классифицирования объектов.

Таковы тонкие механизмы работы мозга, а способность к классификации является свойством мозга, заложенным самой природой. Это должно учитываться при формировании понятий в учебном процессе.

Подобные явления можно вычленить и в макропроцессах истории науки. Так, в химической науке до формирования понятий был длительный период накопления знаний о различных веществах. Накопленные знания постепенно трансформировались в систему, которая позволила произвести классификацию веществ по группам. Так, были выделены спирты, многие из которых оказались кислотами. В противоположность им выделены основания (оксиды, карбонаты, гидроксиды). В дальнейшем из этой группы были вычленены оксиды, существенным признаком которых стал бинарный состав.

Это был этап введения в понятие. Подобный этап должен быть и в учебном процессе. Это значит, что для введения в понятие необходимо найти опорные знания, которые помогут выйти на новое знание. В результате выводится новый термин, которым обозначаем понятие.

В учебном процессе введения понятия оксидов опорными знаниями являются изученные химические свойства кислорода, в частности образование оксидов. В свою очередь, получение знаний о свойствах кислорода опирается на знания о взаимодействии реакций соединения, в которые вступают простые вещества (синтез), и умения составлять уравнения таких реакций, а для этого учащиеся должны уметь составлять формулы оксидов.

2. Формулировка определения понятия. Второй этап заключается в формулировке определения понятия. Определения даются разными способами. Наиболее распространённой схемой является следующая: понятие – ближайший род – существенный признак. Эта схема показывает, какие знания должен получить учащийся для выведения определения. Формулировку определения оксидов школьники дают самостоятельно под руководством учителя [77, 78].

На ученических столах находится раздаточный материал: оксид меди(П), оксид магния, оксид железа(Ш), оксид кремния, в пробирках – оксид углерода(IV), вода, оксид азота(IV).

Образцы подобраны так, чтобы дети смогли отметить разнообразие свойств оксидов (агрегатное состояние, цвет, температура плавления).

Наблюдения школьники заносят в таблицу.

Таблица 1. Свойства оксидов

При анализе свойств оксидов нужно учесть, что человеческое сознание сначала воспринимает различия, затем сходство. В связи с этим сначала анализируем различающиеся свойства. Такими оказываются цвет, агрегатное состояние, температура плавления, строение. Затем учащиеся находят общий признак оксидов. Они отмечают, что оксиды состоят из двух элементов и в состав каждого оксида входят атомы кислорода. Эти признаки и будут существенными. В схеме определения понятия учащиеся отмечают:

понятие – ближайший род – существенный признак.

Учащиеся производят мысленные действия: сравнение, сопоставление, анализ, синтез – и реализуют схему:

оксиды – сложные бинарные вещества – содержащие атомы кислорода.

Произведя названные мысленные действия, учащиеся выводят формулировку определения понятия. Тем самым они сделали первый шаг в изучении понятия.

3. Развитие понятий. Формируется понятие при дальнейшем изучении химического материала. Учащиеся узнают всё новое и новое, синтезируя его с ранее полученным первоначальным знанием о понятии.

Понятие оксидов получает развитие при знакомстве с важнейшими классами неорганических веществ. Сначала дети отмечают, каким элементом образован оксид – металлом или неметаллом. В результате делят оксиды на оксиды металлов и оксиды неметаллов. Произошло первое мысленное разложение изучаемого объекта – анализ.

Далее изучают реакции взаимодействия оксидов неметаллов с водой с образованием кислоты. В копилку содержания понятия прибавляется знание о проявлении кислотных свойств оксидов неметаллов. Подобным образом школьники узнают о реакциях оксидов металлов с водой с образованием оснований, следовательно, об основных свойствах оксидов. Здесь прибавляется ещё один элемент знаний: не все оксиды могут взаимодействовать с водой. Позднее, когда будет изучена природа химической связи, они узнают, что прочность химической связи обусловливает немолекулярное строение и нерастворимость в воде.

Сопоставляя свойства воды как оксида в изученных реакциях, учащиеся обнаруживают двойственную природу оксидов – амфотерность.

При изучении групп элементов Периодической системы Д. И. Менделеева учащиеся знакомятся с конкретными оксидами. Так, при изучении серы прибавляются новые знания об оксидах. В оксидах серы степень окисления будет разной: в одном она равна +4, в другом – +6. Это определяет состав: соотношение числа атомов серы и кислорода в одном 1:2, в другом 1:3. Узнают о строении молекул этих оксидов. Помимо уже известных кислотных свойств эти оксиды проявляют окислительно-восстановительные свойства. Учащиеся связывают высокую степень окисления в триоксиде серы и приходят к выводу о проявлении окислительных свойств этого оксида. Устанавливают, что в диоксиде степень окисления серы +4 позволяет проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.