Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Н.Н. Двуличанская. РЕАЛЬНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ ХИМИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРОВ
Основным ядром современного инженерного образования является обеспечение его фундаментальности, необходимой для адаптации в условиях быстро меняющегося мира. Однако на протяжении последнего десятилетия вузы нехимического профиля сталкиваются с очень низким уровнем подготовки абитуриентов по общеобразовательным дисциплинам естественнонаучного цикла, в том числе химии.
Преподаватели технических вузов отмечают отсутствие у большинства студентов первого курса мотивации к изучению химии, знаний основных законов химии и закономерностей протекания химических реакций, умений проводить элементарные расчеты. Причин такого положения много, но одной из самых главных является непрерывное
реформирование общеобразовательной средней школы, следствием которого явилось уменьшение учебных часов в непрофильных 10 и 11 классах до одного часа в неделю или, вообще, замена химии на интегрированный курс «Естествознание». Следует констатировать, что фундамент качественных знаний по общетехническим дисциплинам (физике, химии, математике) должен закладываться именно в общеобразовательной школе и являться базисом, на котором в дальнейшем при получении высшего образования формируются компетенции, необходимые будущему инженеру [1].
Реформирование российского образования существенно изменила ситуацию и в высшей школе. С переходом на ФГОС-3 в технических вузах уменьшилось число учебных часов на общеобразовательные дисциплины, в том числе химию. Так в МГТУ им. Н.Э. Баумана, время преподавания дисциплины сократилось на 40 %. Что в результате мы имеем? С одной стороны, контингент студентов первого курса, не знающий азы химии, с другой – отсутствие достаточного времени у преподавателей вуза для разъяснения теоретических основ химической науки, а также проведения лабораторных работ, необходимых для приобретения навыков и умений обучающимися в постановке и проведении простого технического эксперимента. Сложившаяся ситуация доказывает, что подготовка студентов технических специальностей в вузе по общеобразовательному курсу химии требует от преподавателей внедрение новых методик обучения. Найдено несколько решений данной проблемы, основанных на компетентностном и системно-аксиологических подходах.
Одним из инновационных методов обучения является контролируемая самостоятельная работа студентов (КСР) под руководством преподавателя. Особенностью КСР является то, что это аудиторные занятия в соответствии с расписанием, в процессе которой преподаватель управляет самостоятельной работой каждого студента, оказывает методическую помощь, проводит консультации. В условиях компетентностно ориентированного обучения расширяются цели самостоятельной работы студентов. Помимо общих целей самостоятельной работы – активное, целенаправленное приобретение новых знаний и умений студентами (без непосредственного участия в этом процесса преподавателя), КСР имеет и свои особенные: систематизация и актуализация знаний; развитие самостоятельности обучающихся в приобретении новых знаний и их усвоении, творческих способностей; создание условий в овладении способами самостоятельной деятельности. К сожалению, для соединения школьного образования с тем уровнем, который предлагает технический вуз, необходимо включать материал школы в практику аудиторных групповых занятий, а иногда и занимать значительную часть учебного времени.
Как показывает практика, для того, чтобы КСР была эффективной, преподавателю необходимо, в первую очередь, развивать мотив к самостоятельной деятельности студента. В связи с этим преподаватель должен разъяснить, для чего нужны приобретенные знания, показать их значимость в решении производственных и бытовых проблем, более короткий и действенный путь решения задачи для достижения своей цели. Анализ научно-методической литературы и собственный педагогический опыт показал, что при организации КСР по химии необходимо руководствоваться следующими принципами: фундаментальности, преемственности, связи теории с практикой, реализации межпредметных связей, доступности, наглядности, гуманизации, проблемности [2]. Внедрение КСР в образовательную практику на кафедре химии МГТУ им. Н.Э. Баумана повысило успеваемость студентов с 80 % (2011) до 95,7 % (2014).
Необходимым условием повышения конкурентоспособности выпускника на рынке труда, как отмечается в Федеральной целевой программе развития образования на 2011–2015 годы и других нормативных документах, является усиление практико-ориентированности обучения. Это касается и общеобразовательного курса химии и других дисциплин естественнонаучного цикла (физики, математики), являющихся неотъемлемой составляющей в подготовке профессиональных кадров различных технических направлений. Практико-ориентированный подход предполагает, что образовательный процесс должен способствовать приобретению студентами новых знаний и формированию опыта их использования при решении практических задач и проблем, в том числе, профессиональных.
Компетентного специалиста характеризует не только и не столько умение выполнять определенные функции в соответствии со стандартом по специальности, сколько уровень его образованности, т.е. обладание высокой общей и духовной культурой, базовыми знаниями, в том числе естественнонаучных основ производства. Очевидно, что без приобретения фундаментальных знаний, практических умений и навыков обучение техническим профессиям не может быть успешным и качественным.
Исходя из сущностной характеристики профессиональной компетентности, рассматриваемой как совокупность освоенных общекультурных и профессиональных компетенций, и учитывая, что в технических вузах химия изучается в рамках общеобразовательной подготовки, мы полагаем, разделяя мнение А.А. Вербицкого и др., что становлению практико-ориентированного химического образования в большей степени соответствует контекстное обучение. К контекстным отнесены задачи, отражающие реальные ситуации из бытовой, производственной, общественной жизни; при этом основной единицей их содержания
является проблема. Чтение текста подобных задач понимается как деятельность в теории контекстного обучения, имеющая значение не только для развития мыслительных операций индивида, но и для приобретения им духовного и жизненного опыта. Контекстные задания/задачи выполняют аксиологическую функцию, так как представленная через контекст социального опыта или будущей профессиональной деятельности информация при осмыслении из абстрактной становится личностно значимой, что существенно повышает мотивацию к изучению предмета.
Практика показывает, что при изучении химии у студентов вызывают интерес вопросы, связанные с влиянием химических веществ на здоровье и физиологию человека, на качество пищи, возникновение экологических проблем, с применением химических соединений в будущей профессиональной деятельности. Поэтому формированию познавательных мотивов способствует применение задач по химии, интегрированных с курсами экологии, валеологии, материаловедения и со специальными дисциплинами. Контекстные задачи могут выполнять как обучающую функцию, так и контролирующую, а также для самостоятельной домашней работы студентов [3]. Рассмотрим задание межпредметного содержания, разработанного автором настоящей статьи.
Пример (контекст может быть иным). Всем известно о широком применении алюминия в промышленности. Алюминий также играет важную физиологическую роль в организме: он участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов; в процессах регенерации костной, соединительной и эпителиальной ткани; оказывает, в зависимости от концентрации, тормозящее или активирующее действие на пищеварительные ферменты. Алюминий в небольших количествах необходим для организма, в случае же избытка этот металл может представлять серьёзную опасность для здоровья. Содержание алюминия в организме взрослого человека составляет в среднем 30–50 мг. Растительные продукты содержат в 50–100 раз больше алюминия, чем продукты животного происхождения. Известно, что при горячей обработке пищевых продуктов или выпечке хлеба происходит загрязнение пищи металлом из-за алюминиевой посуды.
Источником поступления алюминия является также и питьевая вода, где его содержание составляет 2–4 мг/л. В желудочно-кишечном тракте человека всасывается 2–4 % поступившего алюминия, причем лучше усваиваются растворимые соли, такие как хлорид алюминия AlCl3. Алюминий поступает в организм и через лёгкие, что при высоких показателях загрязнения воздуха соединениями алюминия может приводить к фиброзу.
Примечание. При составлении контекстного задания были использованы сведения из книги А.В. Скального «Химические элементы в физиологии и экологии человека». М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век», Мир, 2004.
1. Напишите электронную формулу атома алюминия и иона Al3+.
2. Укажите число неспаренных электронов на внешнем электронном уровне атома алюминия и характер его магнитных свойств.
3. Сколько молей алюминия содержится в организме человека?
4. Характер химических свойств алюминия подтвердите уравнениями.
5. Напишите уравнения химических реакций, свидетельствующих о загрязнении алюминием из посуды при термообработке пищевых продуктов.
6. В минеральной воде «Ессентуки» содержатся хлор-, сульфат-, гидрокарбонат-ионы, катионы кальция, магния, натрия и калия. Какие из перечисленных ионов препятствуют усвоению алюминия в организме и почему?
7. Вычислите, какое количество воды (мл) необходимо выпивать взрослому человеку, для того чтобы восполнить суточную потребность в алюминии.
Анализируя решение контекстного задания/задачи, можно сделать вывод о сформированности у студентов не только когнитивной (знание основных законов химии), но и деятельностной (умение применять знания на практике), и мотивационно-ценностной (развитие познавательного интереса, осознание ценности полученных знаний для решения задачи в конкретной ситуации) составляющей, в данном случае химической компетентности.
Обобщая вышеизложенное, следует отметить, что предлагаемые подходы могут быть использованы при реформировании базового курса химии и других предметов естественнонаучного цикла в технических вузах различных направлений профессиональной подготовки, как способствующие повышению мотивации к обучению, грамотному и осознанному применению приобретенных компетенций, в том числе, при решении инженерно-технических задач. Однако их внедрение в образовательную практику требует определенного времени, связанного с разработкой новых учебных планов, учебно-методической литературы как для преподавателей, так и для студентов, методических пособий по практико-ориентированному обучению в вузе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фадеев Г.Н., Двуличанская Н.Н., Фадеева С.А. Основа бакалавриата – качественные школьные знания. Сборник «Естественнонаучное образование: вектор развития». М.: Изд-во Моск. Универс.2015, 251 с. С. 184-192.
2. Двуличанская Н.Н. Реализация контролируемой самостоятельной работы студентов в техническом вузе. Гуманитарный вестник (МГТУ им. Н.Э. Баумана): электр. Журнал. 2015, № 4 (30).
3. Двуличанская Н.Н., Березина С.Л. Практико-ориентированное естественнонаучное образование как основа подготовки компетентных специалистов. Инновации в образовании, № 8, 2015 г. С. 12-19.