СМЕШАННОЕ ОБУЧЕНИЕ ХИМИИ СТУДЕНТОВ НЕХИМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ПЕДВУЗОВ
Н.О. Минькова
МГГУ им. М.А. Шолохова
Современный рынок труда ждет от высших учебных заведений появления выпускника- специалиста, способного учиться на протяжении всей жизни, осваивать новые технологии, готового самостоятельно решать проблемы, принимать решения и нести ответственность за результаты своей деятельности. Это означает, что в современных вузах в ближайшем будущем будет осуществляться переход к новым моделям обучения и воспитания, использующим современные образовательные технологии.
Под современными образовательными технологиями понимаются технологии, активно использующие потенциал информационных и других инновационных технологий для формирования у выпускника образовательного учреждения способностей и качеств, востребованных современным уровнем развития экономики и общества.
Для студентов высших профессиональных образовательных учреждений в большей степени характерна направленность на академическое знание, углубленное изучение учебных предметов (что всегда считалось важным и для педагогов и родителей). Но наряду с положительным эффектом в итоге это приводит к тому, что выпускникам приходится самостоятельно адаптироваться в реальной жизненной практике, поскольку отсутствует или недостаточно выражена практическая составляющая учебной деятельности.
Международные исследования выявили, что значительная часть российских выпускников, как правило, затрудняются в выработке собственной стратегии работы с большими массивами информации, её обобщению, систематизации и анализу. Российские студенты вынуждены в соответствии с существующими нормами затрачивать большое количество времени на обучение в стенах образовательного учреждения, но значительный объем временного ресурса уходит приходится также на выполнение домашних заданий и самостоятельную работу.
Решение проблемы повышения эффективности обучения целесообразно обеспечивать за счет модификации форм и методов обучения, а также изменения содержательного компонента учебных дисциплин. Под изменением технологии обучения следует прежде всего понимать встраивание в образовательные курсы инновационных и активных методов обучения. Встраивание инновационных и активных методов обучения в структуру учебных курсов получило в современной педагогике название смешанное обучение (blended learning) (Дж. Тейлор, Р. Морроу, К. Торн) [1].
Под активными методами обучения понимаются методы, которые реализуют установку на большую активность субъекта в учебном процессе, в противоположность так называемым традиционным подходам, где ученик играет гораздо более пассивную роль [2]. К активным методам обучения относят деловые и ролевые игры, тренинги, проектную деятельность, предметные бои, работу в командах в форме «мозгового штурма» и т.п. Каждый из перечисленных методов обучения так или иначе используется и в школе, и в высших учебных заведениях, но, как правило, это -- проявление инициативы, профессионального мастерства отдельно взятого педагога. Внедрение же в педагогическую практику смешанного обучения, как полновесной педагогической технологии, позволяет повысить качество и эффективность учебных курсов, что на сегодняшнем этапе развития вузовского образования имеет исключительно важное значение.
Использование активных методов обучения позволяет повысить продуктивность обучения за счет интенсификации усвоения учебного материала, повышения эффективности самостоятельной работы, возможности построения системы контроля с ярко выраженной развивающей функцией. Известно, что наиболее эффективное восприятие информации достигается при максимальной вовлеченности обучаемого в процесс. Так, например, если при лекционной подаче материала усваивается не более 20% информации, то в дискуссиях -- 75%, а в деловой игре -- до 90% [1].
В развитии химии как науки в последние годы все больше внимания стало уделяться проблеме взаимосвязей между различными её разделами, а также близкими к ним разделам естественных наук - биологии, физики, географии, астрономии, геологии и др. Успешные современные исследования на грани живого и неживого привели к возникновению таких наук как биохимия, биофизика, бионика, космическая биология, экология, геоэкология и т.д. Однако деление это в значительной мере условно, поскольку в ходе изучения закономерностей на разных уровнях существования живой материи от молекулярного до биосферного, все эти науки тесно переплетаются друг с другом, поскольку в биологических системах состав и строение веществ неотделимы от их преобразований в ходе химических реакций, равно как и от функций тех структур, в которых они находятся. Поэтому все больше внимания при обучении химии уделяется межпредметным связям и реализации прикладного аспекта химической науки, сопряженного с ее проникновением в другие отрасли естественнонаучного знания.
Принцип межпредметности - один из важнейших дидактических принципов. Он обеспечивает взаимосвязь цикла общематематических и естественнонаучных дисциплин с дисциплинами предметной подготовки по специальности на основе Государственного образовательного стандарта. На рис. 1 и рис. 2 представлены межпредметные связи химии с дисциплинами предметной подготовки студентов соответственно по специальности 050109 «Биология» и специальности 050103 «География», учет которых позволяет осуществлять направленную подготовку студентов к изучению дисциплин.
Рис. 1. Межпредметные связи химии с дисциплинами предметной подготовки по специальности 050102 «Биология»
Рис. 2. Межпредметные связи химии с дисциплинами предметной подготовки по специальности 050103 «География»
В основу содержания дисциплин высшего профессионального образования положены современные достижения науки, поэтому усиливается внимание к установлению последовательных связей между преподаванием всех циклов дисциплин подготовки специалиста. Таким образом, межпредметные связи химии с дисциплинами предметной подготовки должны быть построены на системе обратной связи: при изучении химии необходимо делать упор на ее реализацию в дисциплинах предметной области, а при изучении специальных дисциплин делать опор на полученные знания из химии. Тогда межпредметные связи будут реализовываться на всех этапах подготовки специалиста.
Химия взаимосвязана с биологическими дисциплинами, поскольку позволяет рассматривать закономерности строения, содержания и преобразования в процессе жизнедеятельности организмов химических соединений, общих для живой материи в целом. В этом смысле как отрасль химических наук может рассматриваться биохимия, как наука, возникшая на стыке биологических и химических знаний. Однако химические превращения, изучаемые биохимией, реализуются системами, относящимися к биологической форме движения, в этом смысле биохимия -- отрасль биологии и отнесена к дисциплинам предметной подготовки по биологии. Центральная проблема химии -- генезис свойств соединений, а основная проблема биохимии -- выяснение того, каким образом молекулы, взаимодействуя друг с другом, поддерживают живое состояние и обеспечивают его воспроизведение. Молекулы, входящие в состав живых организмов, не только подчиняются всем известным физическим и химическим законам, управляющим поведением неорганической материи, но, кроме того, взаимодействуют друг с другом в соответствии с особой системой принципов. Эти закономерности являются концептуальной основой молекулярной биологии и биотехнологии.
При изучении классов органических соединений следует особое внимание уделять их биологической роли в клетке и в организме в целом. Эти знания востребованы в целом ряде биологических дисциплин, таких как цитология, гистология с основами эмбриологии, физиология растений и физиология человека и животных при изучении молекулярных механизмов физиологических процессов, обмена веществ и функциональной роли биологически активных соединений. Особенно актуальным на современном этапе является целостное формирование с помощью межпредметных связей прикладных понятий, которые усиливают связь обучения биологии с жизнью, теории с практикой. Изучение химии биогенных элементов позволяет проследить межпредметные связи с такими дисциплинами, как биологические основы сельского хозяйства и экология. Сведения о химической идентификации веществ, качественном и количественный анализе и его видах получают реализацию при изучении научных основ химизации земледелия и животноводства и рационального природопользования.
Взаимосвязи химии с дисциплинами предметной подготовки по географии прослеживаются таких темах как строение вещества и виды химической связи
На химические знания опираются при изучении химического состава минералов, физико-химического состава почв и круговорота химических элементов в природе, химического состава атмосферы и свойств водной оболочки Земли. Важнейшее теоретическое обобщение естественнонаучных знаний составляет учение о биосфере. Оно опирается на понятия не только биологии, но и пограничных с ней наук -- биохимии, биогеохимии, геоэкологии и др. и получает свое развитие при изучении физической географии.
Таким образом, многогранность межпредметных взаимосвязей химии со специальными дисциплинами по географии и биологии указывает на необходимость дополнительного введения в содержание учебного материала по химии для студентов нехимических специальностей прикладного аспекта, которые получают свою реализацию в дисциплинах предметной подготовки, а именно биологическая роль химических веществ, области применения и распространения химических соединений и т.д. Возможность реализации принципа межпредметности при обучении химии преподаватель получает, используя смешанное обучение, главная идея которого заключается в рациональном сочетании традиционных методик и достижений технического и педагогического прогресса, инновационных форм, методов, средств и технологий, в том числе и информационно-коммуникационных.
В настоящее время основная проблема заключается в том, что многие преподаватели внедряют информационные технологии стихийно, не имея определенной подготовки и оценок их эффективности [3]. Однако использование информационных и других инновационных технологий обучения в совокупности с традиционными методами обучения требует определенного подхода. Разработанная нами система использования этих технологий в контексте смешанного обучения представляет собой поэтапную подготовку, создания и использования мультимедийных, программных и информационных продуктов при обучении химии и организации самостоятельной работы студентов (Рис. 3). На подготовительном этапе выявляются те разделы курса, которые требуют применения инновационных технологий, а также темы, по которым необходимо провести контрольный срез знаний. На втором этапе осуществляется отбор фрагментов электронных учебников, создание мультимедийных презентаций, тестирующих программ. Эта работа может осуществляться не только преподавателем, но и в рамках самостоятельной работы студентов по химии. На третьем этапе остановимся подробнее.
Применение образовательных технологий в формате смешанного обучения химии может осуществляться в различных формах учебной деятельности: аудиторные занятия, самостоятельная работа и промежуточный и итоговый контроль.
Электронная поддержка лекционного курса, как правило, заключается в использовании авторских презентаций по темам курса или фрагментов электронных учебников и мультимедийных энциклопедий, широко представленных в настоящее время на рынке образовательных продуктов [4]. Применение компьютерных моделей, позволяющих наглядно представить объекты и явления микромира; смоделировать химический эксперимент и целый ряд химических реакций, в таких разделах лекционного курса как «Строение атома», «Типы химической связи», «Электролитическая диссоциация», «Теория химического строение органических веществ А.М. Бутлерова», «Белки», «Нуклеиновые кислоты», «Ферменты» и т.д. позволяет иллюстрировать теоретический материал, требующий наглядного сопровождения. Помимо этого, привлечение информационных технологий к традиционной образовательной среде (аудитория), в некоторой степени освобождает студентов от написания конспектов, качество которых, как правило, не всегда высокое. Созданные мультимедийные презентаций к лекционным курсам преподаватель может дополнить материалами, не излагаемыми на лекциях в силу лимитированного аудиторного времени и разместить на учебном сайте вуза, таким образом, студенты получат возможность работы с качественными конспектами. На сайте можно прописать ссылки (с соответствующими комментариями-рекомендациями) труды других авторов (или разместить эти труды непосредственно на сайте, если это не ведет к нарушению авторских прав). Если к таким материалам добавить еще и дополнительные сервисы (e-mail, форум и т.п.) будет фактически, сформирован микропортал для студентов, изучающих данную дисциплину у данного преподавателя. Организованный таким образом учебный процесс дает положительные результаты особенно для студентов очно-заочной и заочной форм обучения, когда количество аудиторных часов ограничено, а основная нагрузка ложится на их самостоятельную образовательную деятельность.
химия обучение смешанный технология
Рис. 3. Система использования смешанных технологий в обучении химии
На практических и семинарских занятиях логично использовать электронный задачник с примерами решения типовых задач. Обучение решению расчетных и экспериментальных химических задач лучше вести с использованием алгоритмических технологий. Применение на лабораторных занятиях виртуального лабораторного практикума позволяет продемонстрировать опыты, которые невозможно осуществить в условиях учебной лаборатории (по технике безопасности, из-за отсутствия дорогостоящих реактивов, большой временной продолжительности исследуемого процесса и др.), а также дает возможность студентам подготовиться к выполнению лабораторных работ: правильно собрать прибор, осуществлять расчеты, связанные с проведением эксперимента и т.д.