Наглядные методы обучения хотя и предусматривают общение с предметами и явлениями действительности, но не предполагают изменения их учащимися в целях познания.

Между тем глубокое усвоение законов природы и применение их в практике, усвоение знаний по технологии и технике производства, приобретение трудовых умений и навыков могут быть достигнуты в полной мере только практически, т. е. когда в основе обучения лежит практическая (учебная или общественно полезная) деятельность учащихся, организуемая и направляемая учителем. Этим вызывается необходимость применения практических методов обучения.

Выполняя практическую работу, учащиеся используют ранее приобретенные знания, чувственно воспринимают происходящие изменения, осмысливают их, приходят к определенным выводам и заключениям, обогащают себя новыми представлениями, понятиями, умениями и навыками, вырабатывают в себе черты характера. Практические методы обучения находятся в полном соответствии с деятельной природой самих учащихся.

Среди практических методов преподавания химии наибольшее значение имеет учебный эксперимент, который является своеобразным использованием в обучении экспериментального метода, широко применяемого в науке для раскрытия закономерных связей и отношений веществ, для изучения сущности химических процессов и условий их протекания. Эксперимент является одновременно и способом добывания знаний и видом практики, подтверждающей их истинность.

Наиболее отдаленной от научного эксперимента формой ознакомления учащихся с закономерными отношениями веществ, c cущностью химических реакций и условиями их течения является иллюстративный эксперимент. Иллюстративному эксперименту предшествует словесное ознакомление учащихся с изучаемым вопросом и объяснение его с теоретической точки зрения. До эксперимента учащиеся знакомятся с тем, какие вещества, в каком соотношении будут взяты для реакции, в каком приборе она будет проведена, какие явления будут сопровождать реакцию, какие продукты будут получены в результате реакции, в чем будет заключаться она с точки зрения атомно-молекулярного учения, а в старших классах с точки зрения ионной, электронной или структурной теории. До опыта дается также уравнение реакции. Проводимый вслед за этим эксперимент является иллюстрацией к сведениям о химической реакции, преподанным учителем, формой практического доказательства их правильности.

Между иллюстративной формой эксперимента и научно-исследовательским экспериментом в учебном процессе располагаются разнообразные формы так называемого учебного исследовательского эксперимента.

Своеобразие исследовательской формы школьного эксперимента заключается в том, что учащиеся всегда получают от учителя, пусть небольшую, но все же существенную познавательную задачу, и самостоятельно разрешают ее.

Наиболее простой задачей является наблюдение того, что берет учитель для опыта, что он делает, что при этом происходит, как объясняются произведенные наблюдения. Эта задача ставится учащимся перед опытом. Затем учитель производит подготовку опыта, в процессе которой учащиеся подмечают и описывают свойства исходных веществ, устройство прибора, укрепление его в штативе и т. д. Во время опыта учащиеся подмечают все операции, которые производит учитель или выполняют сами учащиеся, условия возникновения и протекания реакции и внешние проявления ее. Затем под руководством учителя учащиеся анализируют накопленные наблюдения и делают выводы о том, существует ли связь между веществами (или между веществом и каким-нибудь явлением: нагреванием, ударом, электрическим током и пр.), происходит ли химическая реакция между ними. При наводящих вопросах учителя учащиеся истолковывают вывод с точки зрения атомно молекулярной, а в старших классах ионной, электронной, структурной теории, и составляют уравнение реакции. Таким образом, приобретается знание химической реакции посредством этой простейшей исследовательской формы эксперимента, вплотную примыкающего к простому наблюдению.

Более сложной формой учебного исследовательского эксперимента является эксперимент, который разрабатывают сами Учащиеся. В данном случае учитель вначале сообщает цель предстоящей работы — выяснить, взаимодействуют ли такие-то вещества, происходит ли химическая реакция между ними и т. д., а затем предлагает учащимся продумать, как поставить эксперимент для разрешения указанной выше цели. Конструирование опыта заключается в том, что под руководством учителя учащиеся решают следующие вопросы: в каком виде взять вещества, в каком приборе произвести опыт, что и в какой последовательности сделать. Согласно выработанному плану подготовляется и проводится опыт. Во время опыта учащиеся наблюдают, анализируют данные наблюдения, делают выводы и истолковывают их с теоретической точки зрения.

Еще более сложной формой учебного исследовательского эксперимента является эксперимент, которому предшествует разработка гипотезы, касающейся наличия определенной связи между веществами и объяснение ее. Поставив вначале цель предстоящей работы (например, получить какое-нибудь вещество), учитель предлагает учащимся высказать предположение о способе получения вещества, обосновать этот способ эмпирическими и теоретическими данными, составить уравнение соответствующей реакции, вывести следствия, касающиеся конструкции эксперимента, условий его проведения и явлений, которые будут сопровождать химическую реакцию. Согласно этой гипотезе и сделанным из нее следствиям производится конструирование опыта, т. е. определяется, в каком виде надо взять исходные вещества (в измельченном, растворенном и т. д.), в каком приборе произвести реакцию, какие операции и в какой последовательности применить, при каких условиях наиболее выгодно вести реакцию и пр. В процессе опыта выясняется, насколько правильно был сконструирован эксперимент, и, главное, подтверждается или опровергается выдвинутая в начале опыта гипотеза.

Разумеется, выдвижение гипотезы может происходить не только тогда, когда перед учащимися стоит задача получить вещество, но и тогда, когда требуется определить условия течения химической реакции, химический состав вещества, установить его химические свойства и принадлежность к определенному классу веществ, другими словами, решить самые разнообразные химические задачи.

При экспериментальной проверке гипотез сохраняется не только конструирование эксперимента, но и последующее наблюдение того, что делает учитель или учащиеся, что при этом происходит, как объясняются наблюдения. Другими словами, каждая последующая форма исследовательского эксперимента является все более сложной, включающей в себя все то, что содержит предыдущая, и вместе с тем все ближе подводящей учеников к научному экспериментальному исследованию.

Различают: а) демонстрационный и б) лабораторный эксперимент.

Демонстрационный эксперимент заключается в том, что опыт показывается учителем или одним-двумя учащимися по заданию учителя, а весь класс наблюдает показываемый опыт, участвует в его анализе и истолковании.

Лабораторный эксперимент состоит в том, что учащиеся под руководством учителя самостоятельно выполняют опыт. В зависимости от организации учащихся для лабораторного химического эксперимента он разделяется на фронтальный и разбросной, индивидуальный и звеньевой, проводимый по письменной и по устной инструкции. Фронтальный эксперимент заключается в том, что все учащиеся выполняют один и тот же опыт. При разбросном эксперименте отдельные группы учащихся выполняют разные опыты. Как при фронтальной, так и разбросной организации эксперимента опыты могут выполняться — индивидуально или звеньями, руководствуясь устной или письменной инструкцией. Лабораторный эксперимент встречается в форме лабораторных опытов, сопровождающих изложение учителя, в форме самостоятельных лабораторных практических занятий и, наконец, в форме экспериментальных задач.

Ни один из видов химического эксперимента, взятый в отрыве от других, не дает возможности осуществить те задачи, что стоят перед преподаванием химии. Лишь пользуясь всем многообразием видов химического эксперимента в сочетании со словесным изложением и наглядными методами работы, применяя каждый вид, исходя из конкретного анализа его значения, а также содержания работы, условий ее, подготовки учащихся, наличного времени и т. д., учитель будет успешно разрешать задачи обучения химии.

Демонстрационный эксперимент наиболее доступен (все опыты, предусмотренные программой, можно продемонстрировать) и требует меньше времени, чем другие виды эксперимента. Он позволяет в короткие сроки накопить эмпирический материал, чтобы сделать серьезные обобщения в области химии. Но демонстрационный эксперимент, даже при правильном применении, не дает возможности создать яркие представления о веществах и их свойствах, научить самостоятельно добывать знания, вырабатывать экспериментальные навыки и потому должен дополняться работой с раздаточным материалом, лабораторными опытами, практическими занятиями.

Лабораторные опыты, сопровождающие изложение учителя, дают при надлежащем руководстве яркие и наглядные представления. Но эти опыты менее доступны, чем демонстрационные; не всякий опыт можно передать в руки учащимся, не каждая школа располагает необходимым количеством оборудования для фронтальной работы. Лабораторные опыты требуют уже значительно большего времени, чем демонстрационные.

Лабораторные опыты не вооружают учащихся в достаточной мере навыками самостоятельной работы и экспериментальными навыками, так как уже по своему назначению (наглядно познакомить с излагаемым учителем материалом) проводятся возможно быстрее, чтобы не терять нить изложения, и потому упрощенно, с затратой минимального количества времени и с применением простейшей экспериментальной техники. Лабораторными опытами надо пользоваться в меру, наряду с демонстрационными опытами и практическими занятиями.

Лабораторные практические занятия, если они проводятся главным образом после изучения соответствующих вопросов программы (до изучения этих вопросов во многих случаях бессмысленно проводить практические занятия), имеют большое значение для обогащения учащихся прочными знаниями, для повторения, закрепления и конкретизации пройденного, для обогащения учащихся новыми наблюдениями и знаниями, вооружения их экспериментальными навыками и навыками самостоятельной работы и для упражнения учащихся в применении знаний на практике. Совокупность практических занятий в каждом классе должна послужить, во-первых, конкретному и прочному усвоению основных вопросов программы по химии и, во-вторых, развитию практических навыков и умений, о которых говорилось выше (см. стр. 201—203).

В зависимости от оборудования лаборатории практические занятия могут проводиться в различные периоды обучения:

а) после изучения отдельных вопросов программы, б) после изучения темы или ряда тем.

Если школа располагает достаточным количеством оборудования, практические занятия проводятся фронтально после изучения отдельных вопросов программы. Если лаборатория оборудована недостаточно, то две или три практические работы ставятся одновременно после изучения соответствующих вопросов программы и учащиеся выполняют эти работы чередуясь, «вразброс».

Лишь тогда практические занятия протекают организованно и учитель получает возможность по существу руководить ими, когда учащиеся и кабинет хорошо подготовлены к занятиям, когда правильно определено время на выполнение работ. Несоблюдение хотя бы одного из этих условий порождает бесконечное количество вопросов со стороны учащихся и вызывает нарушение порядка и дисциплины. Наиболее успешно практические занятия протекают, когда учащиеся работают индивидуально или парами. Лаборант обязан помогать учителю руководить практическими занятиями.

Учащиеся заранее извещаются о том, какие практические работы они будут выполнять на предстоящем занятии, чтобы заблаговременно приготовиться к нему: повторить соответствующие параграфы учебника, изучить инструкцию, составить план практического занятия.

Если одна и та же работа выполняется всеми учащимися, то в начале урока учитель фронтально проверяет, насколько успешно подготовились к ней учащиеся, делая при этом отдельные предупреждения, особенно по технике безопасности.

Предложив приступить к делу, учитель следит за. работой учащихся (в первую очередь слабо успевающих), дает указания. Во всех случаях, когда требуется оказать помощь, это делается так, чтобы учащиеся приучились самостоятельно преодолевать затруднения и достигать успеха.

Если же на уроке выполняется сразу несколько работ «вразброс» и соответственно этому класс разделен на несколько групп, практическое занятие начинается только предупреждениями учителя относительно техники безопасности. Затем, дав указания начать работу, учитель быстро проверяет, понимают ли учащиеся задание и правильно ли составили план выполнения его. После этого учитель приступает к систематической проверке работы учащихся и к оказанию им помощи.

Письменные отчеты о работе должны составляться учащимися тут же во время работы. Отчет должен состоять из схематического рисунка прибора, записи наблюдений, объяснения их, ответов на вопросы, поставленные в инструкции, и записи выводов. Следует учить аккуратному, краткому, ясному и исчерпывающему составлению отчетов. Учитель обязан систематически проверять письменные отчеты, разъяснять ошибки в них и на хороших образцах отчетов учить, как их составлять.

Подведение итогов практических занятий может производиться различно, в зависимости от того, фронтально или «вразброс» они проводились. Если занятия были проведены фронтально, то подведение итогов производится на следующем уроке путем опроса учащихся, зачитывания лучших отчетов и т. д. Если же учащиеся работали «вразброс», то подведение итогов относится к тому времени, когда все учащиеся выполнят все работы. Надо обращать внимание на то, чтобы эксперимент был осмыслен теоретически.

К каждой работе необходимо заблаговременно и тщательно подготавливать реактивы, материалы, посуду и принадлежности. Наиболее ходовые реактивы следует готовить в количестве из расчета один экземпляр на 1—2 стола. Если подготовка проведена неудовлетворительно, учитель превращается на практическом занятии в лаборанта и лишается возможности по существу руководить работой учащихся. В период практических занятий на стенах лаборатории должны быть развешаны таблицы, объясняющие, как правильно производить отдельные операции.

Учитель обязан требовать неуклонного выполнения учащимися всех его указаний. На практических занятиях должны быть обеспечены образцовый порядок и дисциплина, так как только при этом условии занятия будут приносить хорошие результаты и будут предупреждены несчастные случаи.

Самостоятельные экспериментальные работы учащихся (лабораторные опыты, практические работы в кабинете и на учебно-опытном участке и т. д.) надо связать с жизнью, с производственной практикой: приступая к экспериментальной работе, отталкиваться от соответствующих явлений природы и производства, из проведенного эксперимента делать выводы, базируясь на которых вновь возвращаться к производственным явлениям или явлениям природы, объясняя их с химической точки зрения.

Необходимо принять меры к активизации учащихся во время экспериментальных работ.

Вначале учитель показывает опыты, все объясняя (что он делает, что при этом происходит, почему) и требуя от учащихся повторения за ним демонстрируемых опытов, пользуясь оборудованием, выставленным на ученические столы, требуя записи в тетради данных наблюдения и выводов, которые он записывает на доске.

Значение такой постановки экспериментов состоит в том, что учащиеся под непосредственным руководством учителя приобретают первые навыки экспериментирования, наблюдения и объяснения результатов эксперимента.

Далее учитель обучает учащихся проводить эксперименты, пользуясь письменной инструкцией. Здесь требуется от учащихся более высокая степень активности. Инструкции при этом могут быть разные. Наименьшей активности и самостоятельности от учащихся требуют инструкции, в которых все сказано, и разъяснено (что и как надо делать, что будет происходить и почему). Большей активности и самостоятельности требуют от учащихся инструкции, в которых хотя и кратко, но обстоятельно разъяснено, что и как надо делать, но не подсказано, что будет происходить и какие выводы из этих наблюдений следует сделать. Ученики должны самостоятельно отметить все важные наблюдения и сделать выводы из них.

Следующей ступенью повышения активности и самостоятельности учащихся является резкое сокращение инструкции в той части, которая говорит о том, как ставить эксперимент. Ученики, используя ранее приобретенные знания и умения в области экспериментальной техники, сами выполняют отдельные операции по их названию. В случае, если они забыли, как проводить эти операции (фильтрование, выпаривание и т. д.), они обращаются к соответствующему справочнику. Еще более активной и самостоятельной формой эксперимента является решение экспериментальных задач. Здесь дается лишь условие задачи, ученики самостоятельно разрабатывают эксперимент, мысленно проводят его, а затем выполняют практически. В наиболее сложном случае ученики получают такую экспериментальную задачу, для решения которой у них имеется лишь часть необходимых знаний и умений. Пользуясь книгами, они самостоятельно получают недостающие знания, затем разрабатывают идею опыта, конструируют прибор, ставят эксперимент, проводят все необходимые наблюдения, дают им объяснение, составляют письменный отчет. Эта форма эксперимента представляет собой самостоятельную творческую работу.

Не трудно заметить, что каждый новый вид эксперимента требует от учащихся все больше пытливости, самостоятельности, инициативы.

Все эти способы активизации учащихся при экспериментировании надо вводить в обучение последовательно один за другим, чтобы они были посильны и способствовали развитию учащихся. Чем большая подготовка приобретена учащимися а той или иной области науки, тем, следовательно, более активные формы эксперимента могут применяться в учебных занятиях.