Химия как наука о веществах и их взаимодействиях закладывает основы для формирования знаний и навыков по многим специальностям, в числе которых строительные, аграрные, пищевые, технологические, фармацевтические и многие другие направления. Не случайно эта дисциплина изучается не только в школе, но и в соответствующих высших и средних профессиональных учебных заведениях. Традиционно многие считают химию непонятным, сложным для восприятия и изучения предметом. Задача преподавателя заключается в построении программы и структурировании занятий таким образом, чтобы студенты получали необходимые базовые знания и навыки уже во время занятия, в процессе взаимодействия с преподавателем и друг с другом, в процессе выполнения практической работы. Это непростая задача, особенно если учесть низкий уровень заинтересованности и отсутствие мотивации в большинстве случаев. Решить эту задачу помогают применение различных педагогических методов, комбинация разнообразных видов учебной деятельности.
Цель исследования: совершенствование методики преподавания химии на уровне среднего профессионального образования.
Материалы и методы исследования
Использовались методы анализа концепций преподавания химии на уровнях: школа – среднее профессиональное образование (СПО) – высшее образование (ВО); метод аналогий и анализа результатов педагогической деятельности на базе Пензенского государственного аграрного университета (ПГАУ) и Пензенского государственного университета архитектуры и строительства (ПГУАС).
Результаты исследования и их обсуждение
Различные формы взаимодействия преподавателя и студентов представлены на рис. 1.
Рис. 1. Формы взаимодействия студента и преподавателя [1]
Все они применяются на занятиях по дисциплине «Химия» на всех уровнях: школа – СПО – ВО. Классическая пассивная форма используется только на лекциях. И даже на лекции нередко применяются интерактивные формы или их элементы, к которым относятся [2, 3]:
– бинарная лекция (читают два препо- давателя);
– лекция-конференция (студенты выступают с небольшими сообщениями);
– проблемная лекция (вариант исследовательской деятельности студентов вместе с преподавателем).
Традиционные для химического курса лабораторные работы и практические занятия представляют собой активную форму (если каждый студент работает индивидуально) или интерактивную форму (при работе в малых группах) взаимодействия преподавателя и студентов. Работа в парах или в малых группах помогает преподавателю сэкономить время на проверке и оценивании работы студентов, если они проверяют и оценивают работы друг друга (здесь важно найти правильную мотивацию для объективной оценки, например суммирование баллов команды и т.д.). Интерактивная форма лабораторных работ способствует не только усвоению дисциплины, но и развитию гибких (надпрофессиональных) навыков, таких как коммуникативность, способность к адаптации, критическое мышление, креативность мышления, работа в команде.
Н.Е. Дерябиной [4] развит системно-деятельностный подход к дисциплине «Химия», который подразумевает проектирование учебного процесса на основе деятельностной теории обучения и системно-структурного подхода, в результате чего обучающиеся получают знания в самом процессе практической деятельности. Модель школьного курса химии, разработанная на основе системно-деятельностного подхода и метода системного анализа [4], представляет собой программу индуктивного исследования дисциплины (от общего к частному). Структура курса включает последовательное изучение целостных свойств системы (например, органические вещества, неорганические вещества), ее уровней (классов), внутриуровневых и межуровневых связей, многообразия вариантов системы (химических веществ). Используется построение наглядных схем и системообразующих связей. В химии системообразующие связи представлены структурными, генетическими связями между системами (веществами), связями их взаимодействия и преобразования [5]. На практике показано, что в результате применения такого подхода у учащихся формируется система химических знаний и умений, а также развиваются системный способ мышления, интеллектуальные способности [6, 7].
Для разработки рабочей программы дисциплины «Химия» для направлений «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», «Зоотехния» (СПО) мы использовали современную рабочую программу по химии, разработанную для школы [8], а также принцип системно-деятельностного подхода [4]. Курс химии разбит на уровни таким образом, чтобы каждый последующий уровень был основан на предыдущем и открывал все новые свойства уже изученных или новых веществ и их систем.
Нельзя обойти вниманием дистанционные формы обучения. По разным причинам они обязательно должны быть включены в современный образовательный процесс. В нашем курсе онлайн-формы предусмотрены для самостоятельной работы студентов, для замены очных занятий в случае карантина, а также для отработки студентами пропущенных занятий. При разработке заданий дистанционной формы мы также использовали принцип системно-деятельностного подхода Н.Е. Дерябиной, предусматривающий применение студентом системного анализа данных. На рис. 2 приведены примеры схем опытов, разработанные для лабораторных работ дистанционной формы.
Рис. 2. Схемы опытов для дистанционной лабораторной работы
Для просмотра видеороликов опытов к лабораторным работам прилагаются ссылки на ресурсы, размещенные в интернет-сети в свободном доступе, например продукты Федерального образовательного проекта Росдистант, Школа-онлайн, видеопособия для школьников и др.
Важнейшая часть курса «Химия» – проектно-исследовательская деятельность студентов под научным руководством преподавателя. Проектной деятельности сейчас уделяется большое внимание даже в школе. Такая работа многогранна, позволяет освоить на практике и свойства веществ, и методы исследования, и правила работы в химической лаборатории; развить исследовательские умения и навыки – умение задавать вопросы и искать пути их решения, классифицировать объекты, проводить аналогии, формулировать выводы, доказывать и защищать свои идеи. Следовательно, проектная деятельность как ничто другое развивает те самые гибкие навыки, про которые так много сегодня говорят и которые ценны тем, что они применимы не только в химии или какой-либо другой дисциплине. Эти навыки показывают общее развитие личности.
Этапы проектно-исследовательской работы:
– литературный обзор;
– подготовка, планирование эксперимента (найти проблему, поставить задачу, изучить методику);
– проведение эксперимента;
– обработка результатов эксперимента (математическая обработка, анализ, построение графиков);
– выводы.
Например, в [9, 10] представлены исследовательские проекты, выполненные студентами направления «Техносферная безопасность» ПГУАС. Студенты 2-го курса экспериментально исследовали адсорбционную эффективность ряда промышленных и бытовых адсорбентов: силикагеля, цеолита, активированного угля, полифепана (фармацевтический препарат), наполнителей бытовых фильтров для доочистки водопроводной воды. В качестве адсорбтива использовался изоамиловый спирт, растворенный в воде. Адсорбция спирта на поверхности твердых адсорбентов (рис. 3) определялась по изменению поверхностного натяжения водного раствора, измеряемого методом максимального давления в пузырьке (метод Ребиндера). Проблема в том, что в программе дисциплины «Химия» не предусмотрены часы на проектную деятельность. Экспериментальную часть данного проекта студенты выполняли частично за счет часов, отведенных на лабораторные работы по разделу «Коллоидная химия», в который входят в том числе и лабораторные работы по определению адсорбции методом Ребиндера. Практика показала, что некоторым обучающимся интереснее работать над собственным исследовательским проектом, чем выполнять стандартные лабораторные работы.
Рис. 3. Изотермы адсорбции изоамилового спирта на различных адсорбентах: 1 – силикагель, 2 – активированный уголь, 3 – порошок «Аквафор». На вставках – микрофотографии поверхности частиц адсорбентов. Шкала – 500 мкм. Результаты получены в рамках проектно-исследовательской работы студентов
Со студентами сельскохозяйственного направления ПГАУ планируется выполнение проектов по исследованию почвы методами химического анализа (например, с целью оценить химический состав почвогрунтов, находящихся под различной растительностью, в различных промышленных или сельскохозяйственных зонах). Данная тематика соответствует разделам неорганической и аналитической химии, которые изучаются студентами аграрного университета.
При конструировании курса химии, включающего интерактивные лекции, работу в группах, обязательно экспериментальную работу, практические задания, учитывающие системно-деятельностный подход, мы выбирали такие методы подачи материала, которые могут способствовать укоренению следующих постулатов.
«Химия – это понятно». В каждой теме задания расположены в порядке усложнения. Причем базовые задания сформулированы таким образом, чтобы с ними мог справиться каждый студент, и включают работу с текстом, анализ текста, выводы. В результате такой деятельности обучающийся получает базовые знания, с помощью которых способен выполнить следующее задание, и так далее по ступеням (системно-деятельностный подход). Согласно теории когнитивной нагрузки (или теории схем), информация может усваиваться только при условии, что она не перегружает мозг. С этой точки зрения, для эффективного выполнения и усвоения одну общую задачу нужно разбить на небольшие, несложные задания.
«Химия – это актуально». Не требует доказательств, что химия, физика, физическая химия – это основа современных технологий: информационных, инженерных, сельскохозяйственных, нанотехнологических направлений. Химические вещества окружают нас повсюду в быту. Практико-ориентированные задачи способствуют появлению интереса к изучению предмета [11, 12].
«Химия – это знание, что вредно и опасно, а что безопасно». Это знание, необходимое каждому, а особенно будущему профессионалу в области сельского хозяйства. Минеральные и органические удобрения, кормовые добавки, мелиоранты, пестициды, гербициды – для эффективного и в то же время безопасного использования сельскохозяйственной химии необходимо понимание свойств, возможных взаимодействий с компонентами окружающей среды, влияния на организм человека в норме и при переизбытке.
Выводы
Методика преподавания химии традиционно включает активные и интерактивные формы обучения в виде лабораторных работ, работы студентов в малых группах на практических занятиях, проектно-исследовательскую деятельность студентов. Дистанционные формы обучения могут удачно дополнить данные методы работы.
Библиографическая ссылка
Нуштаева А.В. ИНТЕГРАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В КУРСЕ ХИМИИ В РАМКАХ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2020. – № 10. – С. 214-218;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38282 (дата обращения: 23.11.2024).