В настоящее время российская система высшего образования находится в состоянии модернизации, ориентированной на подготовку высококвалифицированных кадров для обеспечения инновационного развития отечественной промышленности. Основными тенденциями модернизации высшего образования являются фундаментализация, усиление профессиональной направленности, гуманизация, информатизация. Наряду с этим в условиях присоединения России к Болонскому процессу требования к оте- чественному инженерному образованию должны соответствовать общеевропейским требованиям в частности, положениям «дублинских дескрипторов». В соответствии с ними бакалавр технико-технологических направлений подготовки должен быть высококвалифицированным профессионалом в инженерной области, обладающим знаниями инженерных наук на основе фундаментальных наук (математики, физики, химии).
Овладение содержанием фундаментальных естественнонаучных дисциплин, предусмотренное программами подготовки бакалавров технико-технологических направлений на младших курсах университета, является необходимым условием инновационных технико-технологических решений инженеров в будущей профессиональной деятельности. Однако в ФГОС третьего поколения в качестве результатов образования заявлены общекультурные, общепрофессиональные и профессиональные компетенции, при отсутствии предметных компетенций. Отдельные знания, умения фундаментальных естественнонаучных дисциплин входят в качестве составляющих профессиональных компетенций. Оставляя за рамками данной статьи, ввиду ограниченности ее объема, обсуждение целесообразности такого решения, отметим, что обеспечение качества фундаментальной химической подготовки обусловливает использование понятия «химическая компетенция» как ее основного результата.
Химические дисциплины всегда играли важную роль в системе профессиональной подготовки будущих инженерных кадров. С одной стороны, обучение химическим дисциплинам направлено на формирование химической картины мира как значимой составляющей естественнонаучного мировоззрения современного инженера, с другой – химическая компетенция является составляющей его профессиональной компетентности. Так, например, инженеру-металлургу при оценке эффективности технологических операций комплексной переработки руд, концентратов необходимо решать комплекс проблем, связанных с подбором химических реагентов, с выполнением металлургических расчетов по определению количества сырья, топлива, реагентов с учетом химического состава сырья, физико-химических закономерностей протекающих процессов.
Острая конкуренция на мировом рынке технико-технологических решений, быстрое обновление научных технических знаний, информатизация всех сфер деятельности человеческого сообщества обусловливают необходимость модернизации инженерного образования, в том числе и фундаментальной химической подготовки бакалавров технико-технологических направлений, которая сегодня не в полной мере соответствует основным трендам развития общества и образования. Снижение качества фундаментальной химической подготовки бакалавров в российских вузах обусловлено рядом причин, среди которых выделяют недостаточный уровень школьной подготовки абитуриентов по естественнонаучным дисциплинам, падение «престижа» инженерных профессий, невысокий уровень сформированности интеллектуальных умений, низкую мотивацию к учению [1, 2].
Цель исследования заключается в формировании понятия «химическая компетенция бакалавров технико-технологических направлений» как результата фундаментальной химической подготовки на младших курсах, в выявлении подходов к ее формированию в современных условиях.
Материалы и методы исследования
В исследовании использовались анализ специализированной литературы, образовательной практики фундаментальной химической подготовки, контент-анализ, анкетирование.
Результаты исследования и их обсуждение
Из анализа литературных источников следует, что для проектирования системы формирования/развития химической компетенции будущих учителей химии использовались средовый подход (Ю.Ю. Гавронская) [3], информационно-деятельностный подход (Н.П. Безрукова) [4]; в системе подготовки врачей – интегративно-модульный подход (Т.Н. Литвинова, Т.Г. Юдина) [5]; для развития химической компетенции фармацевтов – проблемно-интегративный подход (И.П. Агафонова) [6], для подготовки бакалавров в системе «колледж – технический университет» – системно-аксиологический подход (Н.Н. Двуличанская) [1] и др. Вопросам развития химической компетенции будущих горных инженеров посвящены работы Н.И. Комаровой [7]; будущих технологов химической промышленности – О.С. Григорьевой [8]; будущих врачей – Е.Л. Гринченко, О.И. Курдумановой [9].
По результатам контент-анализа понятий «химическая компетенция»/«химическая компетентность», представленных в выше указанных работах, под химической компетенцией бакалавров технико-технологических направлений нами понимается готовность и способность применять химические знания, умения, навыки, ценностные отношения при освоении специальных дисциплин, а также в ходе решения инженерных задач, проблем в будущей профессиональной деятельности. Основы химической компетенции закладываются в процессе фундаментальной химической подготовки бакалавров на младших курсах университета, ее дальнейшее развитие реализуется в процессе освоения специальных дисциплин и далее при обучении в магистратуре.
На основе анализа исследований, связанных со структурой химической компетенции (Е.Л. Гринченко, О.И. Курдуманова, Т.Н. Литвинова, Т.Г. Юдина и др.), нами выделены следующие ее компоненты: мотивационно-ценностный, когнитивный, операционально-деятельностный, рефлексивно-оценочный. Для содержательного наполнения выделенных компонентов на примере будущих бакалавров-металлургов было проведено анкетирование работодателей промышленного сектора г. Красноярска, в частности ОАО «Красцветмет», ОАО «Ачинский глиноземный комбинат», преподавателей спецкафедр Института цветных металлов и материаловедения СФУ (52 респондента) по оценке фундаментальных химических знаний и умений, востребованных в профессиональной деятельности инженера-металлурга. Результаты анкетирования представлены на рисунке.
Структура химической компетенции как составляющей профессиональной компетентности инженера-металлурга
Ранее нами было обосновано понятие «фундаментальная химическая подготовка бакалавров технико-технологических направлений» и показано, что ее содержание должно включать наряду с предметным (химическим) инвариантом методологический инвариант, а также вариативный компонент в контексте будущей профессиональной деятельности бакалавра [2]. С учетом этого, а также принимая во внимание результаты анкетирования работодателей, когнитивный компонент химической компетенции бакалавров включает:
– методологические знания – общенаучные термины, методы научного познания (наблюдение, объяснение, измерение), правила осуществления общелогических операций (классификации, сравнения, обобщения, выдвижения и проверки гипотезы), способов деятельности, операций;
– фундаментальные химические понятия – химические и физико-химические явления, химический элемент, вещество, строение, химическая реакция, химическое уравнение, количество вещества, растворимость, концентрация, электродный потенциал, теплота и др.;
– фундаментальные химические теории, законы, принципы – теория строения атома и учение о периодичности, теория химической связи, теория строения вещества, стехиометрические законы, теория растворов, теория химических процессов (термодинамические законы, основной закон термохимии, основной закон химической кинетики, принцип Ле-Шателье).
Операционально-деятельностный компонент включает:
– методологические умения – использование общелогических операций, способов деятельности, планирование и проведение эксперимента как инструмента познания на предметном химическом материале;
– базисные операции – составление формул веществ, уравнений химических реакций; расчеты по химической формуле, по уравнению реакции; выполнение химического эксперимента по инструкции, интерпретация его результаты, формулирование выводов;
– базисные методы – методы обнаружения, получения химических веществ, методы прогнозирования и доказательства кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств соединений, термодинамический и кинетический методы.
Мотивационно-ценностный компонент показывает степень интереса к химическим дисциплинам, понимание роли химических знаний, умений в будущей профессиональной деятельности. Рефлексивно-оценочный компонент отражается в умениях самооценки сформированности химических знаний, умений, рефлексии, необходимой для преодоления трудностей в ходе овладения химическими знаниями, умениями.
В контексте такой тенденции развития профессионального образования, как информатизации, а также учитывая, что компоненты компетенций формируются в деятельности, для проектирования системы развития химической компетенции бакалавров технико-технологических направлений, с нашей точки зрения, значимым является информационно-деятельностный подход. Одним из положений информационно-деятельностного подхода является активное использование возможностей современных ИКТ в образовательном процессе [4, 10]. На сегодняшний день наиболее значимым педагогическим феноменом, связанным с ИКТ, является электронное обучение (e-Learning), реализация которого поддерживается на уровне законодательных инициатив (ФЗ «Об образовании в РФ»). Для профессионального образования, по мнению экспертов в области e-Learning, перспективными являются технологии и модели смешанного обучения. В контексте информационно-деятельностного подхода нами обосновано понятие и структура информационно-деятельностной образовательной среды (ИДОС) фундаментальной химической подготовки бакалавров технико-технологических направлений на младших курсах с использованием технологий и моделей смешанного обучения [11]. Значимым компонентом данной среды являются электронные обучающие курсы, включающие виртуальные лабораторные работы, обучающие компьютерные программы, программы-тренажеры [12]. В контексте другого положения информационно-деятельностного подхода при разработке электронных образовательных курсов необходимо учитывать особенности восприятия информации с экрана компьютера [10]. С учетом изложенного выше нами разработаны электронные обучающие курсы «Химия», «Химия металлов», «Химия неорганических и органических соединений» для будущих бакалавров-металлургов.
В соответствии с информационно-деятельностным подходом, значимой составляющей ИДОС являются современные педагогические технологии [4, 10, 11]. Нами обосновано использование наряду с ИКТ проектно-исследовательской технологии, технологии развития критического мышления через чтение и письмо.
Реализация смешанного обучения в ИДОС обусловливает модернизацию всех его организационных форм. В частности, традиционная лекция трансформируется в лекцию с компьютерным сопровождением, в онлайн-лекцию. Лабораторный химический практикум модернизирован в направлении последовательного введения исследовательской компоненты в лабораторные работы, предполагающем переход от выполнения лабораторных работ по методическим указаниям к исследовательским лабораторным работам с профессиональным контекстом [13]. Внеаудиторная самостоятельная работа бакалавров организуется как традиционно, так и в электронной компоненте ИДОС.
Что касается диагностического инструментария для оценки уровней сформированности компонентов химической компетенции, сформированность когнитивного компонента оценивалась с помощью тестовых заданий, практико-ориентированных расчетных задач и заданий, промежуточных и итоговых контрольных работ, анализа ответов бакалавров при защите отчетов по лабораторным работам и на экзамене. Сформированность операционально-деятельностного компонента оценивалась по результатам выполненных интерактивных заданий в электронном обучающем курсе (написание эссе, составление ментальных карт, таблиц сравнения, заданий на взаимооценивание), а также при выполнении лабораторных работ и защите их отчетов (сформированность умений выдвигать гипотезу, интерпретировать результаты, делать вывод на основе фундаментальных химических знаний. Мотивационно-ценностный компонент оценивался по методике сформированности интереса к химии (Т.В. Дубовицкая), рефлексивно-оценочный – на основе методике Е.Н. Ильиной.
Педагогический эксперимент, проведенный в ИЦМиМ СФУ, в процессе фундаментальной химической подготовки бакалавров-металлургов в ИДОС смешанного обучения, показал результативность применяемого подхода в развитии химической компетенции. Отдельные результаты приведены в ряде публикаций, например [13].
Заключение
Несмотря на то, что химическая компетенция не указана в ФГОС ВО в качестве образовательного результата подготовки бакалавров технико-технологических направлений, она является показателем качества фундаментальной химической подготовки как одной из фундаментальных основ формирования профессиональных компетенций будущих инженеров, и это актуализирует поиск подходов к её развитию в условиях информатизации образования. Содержательное наполнение компонентов химической компетенции как целевых ориентиров фундаментальной химической подготовки бакалавров реализуется с учетом требований работодателей.
Выполненное исследование позволило сделать вывод о целесообразности применения информационно-деятельностного подхода к проектированию среды для развития химической компетенции бакалавров технико-технологических направлений. При этом особое значение имеют разработка электронных обучающих курсов, и выбор современных образовательных технологий, в том числе технологии, модели смешанного обучения. Информационно-деятельностная образовательная среда смешанного обучения позитивно сказывается на развитии химической компетенции за счет предоставления бакалаврам выбора индивидуальной траектории обучения, активизации их познавательной деятельности.