Актуальные проблемы химического и биологического образования

Методическая система обучения аналитической химии в условиях реализации федерального государственного образовательного стандарта

Т.Н. Валуева, И.М. Ахромушкина

Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого, Тула, Россия

Аналитическая химия является одной из ведущих дисциплин, направленных на общенаучную и химическую подготовку студентов с учетом основных областей профессиональной деятельности (направление подготовки «Химия», профили «Медицинская и фармацевтическая химия», «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность»).

Для достижения планируемых результатов обучения в дисциплине «Аналитическая химия» используются инновационные образовательные технологии (табл. 1):

Обобщенная методическая система обучения аналитической химии в условиях реализации Федерального государственного образовательного стандарта представлена в схеме на рис. 1.

Таблица 1

Использование образовательных технологий в курсе аналитической химии

Рис. 1. Схема обобщенной методической системы обучения аналитической химии в условиях реализации ФГОС

Учебно-методическое обеспечение изучения химии в системе общего среднего образования

Е.И. Василевская, О.И. Сечко

Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь

Формирование образа образования будущего непосредственно связано с такими тенденциями, как распространение открытых образовательных ресурсов, реорганизация учебных пространств, распространение форм «смешанного обучения», развитие все более тесного сотрудничества между формальным и неформальным образованием, и рядом других. Необходимость изменения содержания образования и подходов к его организации связана также с тем, что сегодняшние школьники – это представители нового цифрового поколения, отличающиеся «сетевым мышлением». Изменение парадигмы образования, развитие информационно-коммуникационных технологий, реализация компетентностного подхода требуют и существенного пересмотра подхода к созданию методического обеспечения учебного процесса.

Начало изучения курса химии в средней школе приходится на период активного вовлечения учащихся в процесс выстраивания системы достоверных и обобщенных знаний об окружающем мире, открытия и постепенного познания содержания естественнонаучного образования. В основу содержания учебного предмета «Химия» положены задачи освоения важнейших понятий и основных законов химии, развития познавательного интереса учащихся, формирования ценностного отношения к химическому знанию, овладения умениями наблюдать и анализировать химический эксперимент, производить расчеты на основе химических формул и уравнений химических реакций и др. В соответствии с этим в рамках учебного предмета «Химия» предполагается усвоение учащимися адаптированного к их возрасту учебного материала, а также способов деятельности и ценностных установок, необходимых для самопознания и понимания окружающего мира, выбора жизненных ориентиров, формирования активной жизненной позиции. Значительное внимание при этом уделяется межпредметным и внутрипредметным связям. Необходимость модернизации содержания химического образования, разработки научно обоснованной программы обучения химии, подготовки нового поколения учебно-методического обеспечения учебного процесса по химии является предметом активного обсуждения педагогической общественности (см., например, работы [1; 2; 4; 5]).

В Российской Федерации в соответствии с приказом Министерства просвещения от 28 декабря 2018 г. № 345 на 2018/19 учебный год рекомендовано использование шести авторских линий учебников и учебно-методических комплексов (УМК) для базовой школы и двух линий для углубленного изучения химии в 10–11 классах. При этом выбор учебников и учебных пособий относится к компетенции учреждения образования. В средних школах Республики Беларусь в качестве основной учебной литературы по химии выступает одна линия учебных пособий, которые отличаются от предыдущего поколения учебной литературы как по содержанию, так и по характеру формирования у учащихся общеучебных, предметных и социально значимых компетенций.

Так, в учебном пособии по химии для 7 класса школ Республики Беларусь [6] вначале даются понятия о строении вещества: атомы, молекулы, простые и сложные вещества, вещества молекулярного и немолекулярного строения. Затем полученные знания используются для изучения простых и сложных веществ, формируются начальные представления о веществах кислороде, водороде, оксидах, кислотах, солях и основаниях, их физических и химических свойствах, получении, применении, роли в природе и жизнедеятельности человека. В тексте пособия отмечается научное, практическое, экономическое, культурное и социальное значение каждого из отобранных для изучения веществ. В 8 классе изученные понятия получают свое логическое продолжение и развитие [7].

Аналогичным образом поэтапно, «от простого к сложному», в учебниках и учебных пособиях по химии для общеобразовательной школы Республики Беларусь формируется понятие «химическая реакция»: от простейшего представления об образовании одних веществ из других до классификации химических реакций и использования их для характеристики химических свойств изучаемых веществ. Одновременно развиваются представления о взаимосвязи физических, биологических, химических процессов и их роли в практической деятельности человека. Особое значение придается получению веществ, добыче и переработке полезных ископаемых в Республике Беларусь. В рубриках «Интересно знать» приводятся факты из истории химии и информация о достижениях современной химической науки.

Для закрепления знаний и формирования умений в рассматриваемых учебных пособиях представлены задачи, упражнения, эвристические ситуации, кроссворды, задания по поиску дополнительной информации и подготовке сообщений. Большое внимание уделено химическому эксперименту: приводятся описание и иллюстрации демонстрационного эксперимента, инструкции по выполнению лабораторных опытов, практических работ, практико-ориентированного домашнего эксперимента, задания для доступных по возрасту экспериментальных исследовательских проектов.

При наличии одной линии учебников и учебных пособий остальные компоненты УМК по химии для учреждений среднего образования Республики Беларусь достаточно вариативны и представлены следующими компонентами для каждого года обучения: сборник задач, пособие для учителя, дидактические материалы, контрольно-измерительные материалы, рабочая тетрадь для школьников, тетрадь для лабораторных и практических работ. Следует отметить, что применение рабочей тетради на печатной основе при изучении химии в школе является спорным, особенно для учащихся 10–11 классов. Многие учителя считают, что применение рабочих тетрадей снижает их творческую активность, сковывает деятельность учащихся на уроке. Тем не менее рабочие тетради на печатной основе вошли в школьную практику и, с нашей точки зрения, могут использоваться при изучении химии в базовой средней школе.

Для обеспечения максимального эффекта обучения информация в учебных пособиях и других компонентах УМК по химии представлена в различных формах и на разных носителях. Так, например, учебные пособия для 7 и 8 классов школ Республики Беларусь на бумажных носителях [6; 7] содержат ссылки на электронные версии. Эти ссылки приведены в виде QR-кодов, для просмотра которых школьники могут использовать мобильное устройство (смартфон, планшет). Электронная форма учебника соответствует печатной форме по структуре, содержанию, художественному оформлению. Наряду с электронными версиями базовых учебных пособий на национальном образовательном портале Республики Беларусь [8] представлен электронный учебник-навигатор по органической химии для 10 класса. Здесь же размещены дополнительные материалы и инструкции к лабораторным опытам и практическим работам для изучения химии на повышенном уровне по ряду тем.

В качестве своеобразных электронных приложений к школьному учебнику, обеспечивающих как школьнику, так и учителю самостоятельный поиск дополнительной информации, можно также рассматривать такие электронные образовательные ресурсы, размещенные в сети интернет, как «Алхимик» [9] и др. Однако использование электронных образовательных ресурсов нередко осложняется тем, что учителя «разговаривают на доцифровом языке с цифроговорящим поколением» [3, с. 220]. В связи с этим все большее значение приобретают сетевые виртуальные сообщества учителей, такие, например, как Европейская школьная сеть [10], Сообщество естественнонаучного образования в Европе [11], Всероссийский интернет-педсовет [12], Открытый класс [13] и др. Участие в работе этих сообществ позволяет учителям находить единомышленников, обмениваться информационными ресурсами, обсуждать методики и образовательные программы.

Таким образом, современное методическое обеспечение учебного процесса по химии в системе среднего образования должно быть ориентировано на организацию разноуровневого обучения с учетом возрастных и психологических особенностей учащихся, реализацию возможности самообучения, приобретение предметных и социально значимых компетенций.

1. Волкова С.А. Школьный учебник химии в условиях информационно-образовательного пространства: дидактический аспект // Естественнонаучное образование: взгляд в будущее: сб. / под общ. ред. акад. В.В. Лунина и проф. Н.Е. Кузьменко. М.: Изд-во Мос. ун-та, 2016. С. 91–108.

2. Журин А.А. «Бермудский треугольник» школьной жизни // Естественнонаучное образование: взгляд в будущее: сб. / под общ. ред. акад. В.В. Лунина и проф. Н.Е. Кузьменко. М.: Изд-во Мос. ун-та, 2016. С. 11–33.

3. Информационные и коммуникационные технологии в образовании: монография / под ред. Б. Дендева. М.: ИИТО ЮНЕСКО, 2013.

4 Лунин В.В., Еремин В.В. Химия XXI века в школьных учебниках // Химия в школе. 2018. № 4. С. 4–9.

5. Оржековский П.А. Реализация продуктивной модели обучения в школьных учебниках // Химия в школе. 2018. № 4. С. 14–17.

6. Химия. Учебное пособие для 7 класса учреждений общего среднего образования / Шиманович И.Е. и др.; под ред. И.Е. Шимановича. Минск: Народная асвета, 2017.

7. Химия. Учебное пособие для 8 класса учреждений общего среднего образования / Шиманович И.Е. и др.; под ред. И.Е. Шимановича. Минск: Народная асвета, 2018.

8. Национальный образовательный портал [Электронный ресурс]. URL: http://www.adu.by

9. Алхимик [Электронный ресурс]. URL: http://www.alhimik.ru

10. European Schoolnet [Internet]. URL: http://www.eun.org

11. Scientix: The community for science education in Europe [Internet]. URL: http://www.scientix.eu

12. Педсовет: Персональный помощник педагога [Электронный ресурс]. URL: http://www.pedsovet.org

13. Открытый класс: Сетевые образовательные сообщества [Электронный ресурс]. URL: http://www.openclass.ru

Организация подготовительных занятий к олимпиадам по химии в 10–11 профильных классах средних школ

В.С. Веремьева, М.Д. Трухина

Московский педагогический государственный университет, Москва, Россия

Подготовка к участию в олимпиадах по химии – процесс, требующий не только максимальной отдачи как от учителя, так и от учеников, но прежде всего подлинной увлеченности предметом. Ведь подготовка к олимпиадам – это почти образ жизни. Будущие олимпиадники предпочитают лекцию по физхимии или новую книгу Леенсона походу в кино в выходной день. А ведь такой подход плодотворен далеко не для всех. Эту простую истину часто забывают не только родители, уверенные в талантах своих детей и винящие в отсутствии лавровых венков учителя, но и солидарная с ними администрация школы.

За редким исключением детям, нацеленным на участие в олимпиадах, необходимы помощь, поддержка и четкое руководство. Для потенциальных победителей вопрос мотивации решен априори. Но резко возрастают требования к квалификации учителя, работающего с такими детьми; возрастает также значимость психологических факторов, поскольку психика талантливых детей часто бывает особенно уязвима.

Для решения этих проблем необходимо прежде всего установить слаженное взаимодействие между учителем и учениками в рамках сотрудничества и сотворчества, субъект-субъектное взаимодействие. Традиционная система образования, опирающаяся на «среднего» ученика, не дает возможности уделить должное внимание его индивидуальности, поэтому с недавнего времени широкое распространение и всеобщее признание получила педагогика сотрудничества, автором и главным вдохновителем которой был известный советский публицист и педагог Симон Львович Соловейчик, именно он впервые описал открытый диалог между педагогом и учеником, отношения горизонтального характера, принятие ученика как полноценной сформировавшейся личности. Именно с личностью как таковой ведет диалог учитель, прежде всего помогая ребенку сохранить индивидуальность, раскрыть способности, помочь в интеллектуальном и творческом развитии. Вектор педагогики сотрудничества и современных учителей-новаторов направлен на то, чтобы дать ребенку уверенность в том, что он сможет добиться успеха, помочь в его достижении и передать собственный опыт деятельности. Известно, что дети в подростковом возрасте с жадностью впитывают то, что для них значимо, это может быть не только и не столько учебная информация, а скорее жизненный опыт окружающих людей. В своей книге «Непрописные истины воспитания» С.Л. Соловейчик рассказывает о том, как однажды утром читал спросонья маленькому сыну поучительную сказку. Спустя минут десять чтения он заметил, что сын, не обращая внимания на сказку, кропотливо пытается принять в точности ту позу, в которой сидел сам Симон Львович, однако никак не может дотянуться локтем до стола. В старших классах такое поведение менее заметно для человека невнимательного, но распространено повсеместно. Известны случаи, когда ученики в буквальном смысле копируют поведение учителей, желая приблизиться к своему «кумиру». Даже у взрослых, вполне сформировавшихся людей на подсознательном уровне существуют механизмы «копирования», «подстройки» к другому человеку, что очень подробно описано известными американскими психологами Р. Бендлером и Д. Гриндером, основателями нейролингвистического программирования. Для учителя при работе со школьниками первостепенной задачей является осознание этих влияний, сознательное общение с учениками на вербальном и невербальном уровнях с целью реализации триединой функции образования: обучения, воспитания и развития.

Успех в подготовке к олимпиадам зависит от многих факторов:

• систематичности занятий в классе и дома;

• использования элективных курсов не только для обсуждения вопросов теории, а для целенаправленного развития творческих способностей;

• личностно-деятельностного подхода в подготовке к олимпиадам (где личность рассматривается как субъект деятельности, формируется в деятельности и в общении с другими людьми, определяет характер этой деятельности и общения (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, Л.М. Митина, С.Л. Рубинштейн и др.));

• диагностики успехов учеников (обязательно в доброжелательном, позитивном ключе);

• развития и совершенствования умения применять знания в нестандартной ситуации, способности конструировать собственную поисковую деятельность в ходе решения экспериментальных задач;

• разнообразия применения учителем методов и приемов в работе: мысленный эксперимент, практикумы в лабораториях вузов (по договоренности), минуты разрядки напряженности на занятии и т.д.

Цель олимпиады школьников по химии – дать возможность школьникам, интересующимся химией, проверить свои знания по химии, углубить их. Также немаловажно, что призеры олимпиад в большинстве случаев имеют высший балл по химии при поступлении в вуз, а порой это позволяет им зачислиться вообще без вступительных экзаменов. Решение олимпиадных задач содействует конкретизации и упрочению знаний, развивает навыки самостоятельной работы, служит закреплению в памяти учащихся химических законов, теорий и важнейших понятий. Выполнение олимпиадных задач расширяет кругозор учащихся, позволяет устанавливать связи между явлениями, между причиной и следствием, развивает умение мыслить логически, воспитывает волю к преодолению трудностей. Умение решать олимпиадные задачи является одним из показателей уровня развития химического мышления учащихся, глубины усвоения ими учебного материала.

Каждый элективный курс по подготовке к олимпиадам по химии в 10 и 11 классах медико-биологического профиля московских школ (школы № 1535 и 1529) является углубленным и рассчитан на 180 часов.

Программа для 10 класса содержит разделы по изучению основных классов органических соединений и основы физической химии (термодинамика, кинетика, химическое равновесие), а также основы физических методов изучения веществ.

В 11 классе программа в основном посвящена рассмотрению теоретических основ неорганической химии и химии элементов (по группам длиннопериодной таблицы Менделеева), также изучаются некоторые разделы аналитической химии, такие как: «Виды химического равновесия», «Титриметрические методы анализа», «Электрохимические методы анализа» и «Хроматографические методы анализа».

Цель программы обучения: закрепление, систематизация и углубление знаний учащихся по химии путем решения задач повышенного уровня сложности, соответствующих требованиям письменных вступительных экзаменов по химии; знакомство с основными физическими методами анализа.

Курс базируется на знаниях, получаемых при изучении ребятами химии в основной школе, и не требует знания теоретических вопросов, выходящих за рамки школьной программы. В то же время для успешной реализации этого элективного курса необходимо, чтобы ребята владели важнейшими вычислительными навыками, алгоритмами решения типовых химических задач, умели применять при решении задач важнейшие физические и химические законы.

Наибольшую трудность при работе по этим программам у детей вызывают разделы физической и аналитической химии, в которых они сталкиваются с необходимостью вычисления интегралов, логарифмов и экспонент в заданиях по химии.

Особую значимость имеет психологический контакт с детьми. Доброжелательность, взаимопонимание, сочувствие и эмпатия ведут к сотрудничеству и сотворчеству. Обстановка на занятиях должна быть деловой, способствующей труду в меру сил и возможностей, но в то же время светлая, непринужденная и насыщенная положительными эмоциями. Именно желание детей учиться совместно с учителем, искать ответы на новые для них задачи, каждый раз «открывать Америку» лежит в основе успеха при подготовке. А превосходство учителя перед детьми исключительно в знаниях, эрудиции и жизненном опыте, видение собственной миссии в возбуждении интереса, побуждении учащихся к самообразованию и саморазвитию – единственно верный вариант поведения. Именно в таких условиях возможно сформировать по-настоящему действенные знания.

Возникает вопрос: как создать творческую, мотивирующую атмосферу? Как показать учащимся важность и нужность «открытия Америки» на каждом из занятий? Роль учителя в этом процессе решающая. Организация процесса сотрудничества и сотворчества и создание соответствующей атмосферы целиком лежит на плечах педагога. Несмотря на то что участие в олимпиадах мотивированных детей подразумевается по умолчанию, с каждым годом их число скорее уменьшается. Ряд ведущих олимпиад по химии в последние год-два резко усложнили свои задания, причем возникает чувство, что даже самый способный ребенок «со стороны» на основе пусть и расширенной, но школьной программы такие задачи решать не может. Дети, не обладающие «золотым ключиком» (Центр педагогического мастерства, химфак МГУ), видя свою неспособность решить ту или иную задачу, спустя несколько (иногда несколько десятков) безуспешных попыток теряют интерес и мотивацию, бросают олимпиадное движение и целиком погружаются в роботизированную схему ЕГЭ. И учитель должен предупредить это чувство и дать ребенку ощущение красоты химии как науки.

С этой проблемой я ежегодно сталкиваюсь уже как учитель. Прагматизм современных школьников преодолеть крайне сложно. Если занятия в олимпиадном кружке не сулят гарантированного успеха, от них отказываются, ссылаясь на учебные перегрузки. Существует, к счастью, слой учеников, для которых задача (будь она по химии или по физике) является интеллектуальным вызовом. Хочу подчеркнуть, что работа с такими людьми обладает обратной связью: она мотивирует и учителя как профессионально, так и психологически.

Источниками внешнего мотивирующего воздействия для ребенка могут служить учителя, родители или товарищи. Гораздо сложнее «вычислить» внутренние факторы мотивации: желание самоутвердиться, достичь новых высот, понравиться кому-либо, удовлетворить интерес познания нового. Что бы из вышеперечисленного ни было приоритетным для потенциального участника олимпиад, все это должно учитываться учителем при подготовке и приниматься с уважением к личности ребенка.

1. Соловейчик С.Л. Непрописные истины воспитания: избр. ст. М.: Первое сентября, 2011.

2. Соловейчик С.Л. Педагогика для всех. Книга для будущих родителей: для старшего возраста. М.: Детская литература, 1987.

3. Neuro-Linguistic Programming: Vol. I: The Study of the Structure of Subjective Experience / Dilts R. et al. Scotts Valley, CA: Meta Publications, 1980.

4. Grinder J. The Structure of Magic II: A Book about Communication and Change. Palo Alto, CA: Science and Behavior Books, 1975.

Исследование факторов, влияющих на успеваемость студентов направления подготовки «Химия», с использованием коэффициента ранговой корреляции Кендалла

А.Н. Вернигора, Н.В. Волкова, А.А. Усольцева

Пензенский государственный университет, Пенза, Россия

Важной составляющей качества образования является успеваемость студентов. Для ее изучения и прогнозирования широко используются различные математические методы [1–3]. На учебную деятельность студентов влияют многие факторы [2–4]. Одним из простейших и вместе с тем широко распространенных методов установления взаимосвязей между различными факторами является корреляционный анализ [5]. В психолого-педагогических исследованиях широко применяются как параметрические, так и непараметрические методы корреляционного анализа, однако, по мнению многих авторов, при обработке результатов анкетирования предпочтительнее использовать непараметрические критерии, в частности коэффициент ранговой корреляции Кендалла [5].

Для выяснения значения факторов, предположительно влияющих на успеваемость студентов, была разработана анкета из 34 вопросов, характеризующих следующие показатели:

• заинтересованность в обучении на данном направлении;

• базовый уровень подготовки (баллы по ЕГЭ);

• познавательная активность студента;

• усердие студента;

• занятие после учебы;

• материальное положение;

• место проживания;

• здоровье;

• романтическое увлечение;

• отношения с окружающими;

• наличие хобби.

По разработанной анкете было проведено анкетирование студентов второго курса направления подготовки «Химия», профиль подготовки «Аналитическая химия» (всего 20 человек). Для выявления связи между успеваемостью и различными факторами рассчитывали коэффициент ранговой корреляции Кендалла τ [5]. Связь считали достоверной при p < 0,05.

В качестве показателя успеваемости использовали средний балл за 2 семестр 2017/18 учебного года (первый курс). Он составил 4,29, что свидетельствует о достаточно высокой успеваемости студентов.

Статистически значимая связь обнаружена между успеваемостью студентов и базовым уровнем подготовки студента (средним баллом аттестата в школе (τ = 0,50, p < 0,05), результатами ЕГЭ по химии (τ = 0,38, p < 0,05) и математике (τ = 0,35, p < 0,05)), усердием студента (вопросы: «Считаете ли вы, что полностью отдаетесь учебе?» (τ = 0,55, p < 0,05); «Сколько часов в день вы тратите на подготовку к занятиям?» (τ = 0,60, p < 0,05); «Оцените свою посещаемость занятий» (τ = 0,58, p < 0,05)); познавательной активностью студента (вопросы: «Задаете ли вы вопросы преподавателю?» (τ = 0,34, p < 0,05); «Пытаетесь ли вы ответить на вопросы преподавателя?» (τ = 0,53, p < 0,05)) и удовлетворенностью результатами предыдущей сессии (τ = 0,55, p < 0,05). Вместе с тем статистически значимой связи между успеваемостью и другими изученными факторами установлено не было.