Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретико-методологические основы модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе 30
1. Становление курса аналитической химия как конструкта изоморфного науке, анализ современного состояния обучения ее основам 30
2. Исходные теоретико-методологические основания исследования 43
3. Компетентностный подход к формированию целей обучения аналитической химии 58
4. Проблемы развития творческой активности будущего учителя и подходы к их решению 67
5. Информационно-деятельностный подход к модернизации обучения аналитической химии 75
6. Значение информационно-коммуникационных технологий в реализации информационно-деятельностного подхода в обучении аналитической химии 89
7. Концепция модернизации обучения аналитической химии 99
8. Теоретическая модель информационно-деятельностного обучения аналитической химии в педагогическом вузе 111
ВЫВОДЫ к главе 1 119
Глава II. Модернизация содержания, научно-методического обеспечения и организационных форм обучения аналитической химии 124
1. Содержание обучения и профессиональная образовательная программа дисциплины «Аналитическая химия» 124
2. Инновационные технологии в модернизации научно-методического обеспечения и организации обучения аналитической химии 136
2.1. Модульная технология 137
2.2. Проектно-исследовательская технология 141
2. 3. Метод студенческих учебно-научных групп 146
3. Модернизация информационно-методического комплекса 148
3.1. Анализ электронных образовательных ресурсов по аналитической химии 149
3.2. Психофизиологические особенности получения, обработки и усвоения информации человеком как основа для разработки электронных образовательных ресурсов 160
3.3. Характеристика подходов к разработке электронных образовательных ресурсов по аналитической химии 169
4. Модернизация лекции как организационной формы обучения 178
5. Основные направления модернизации лабораторных, семинарских занятий и организации самостоятельной работы студентов 186
6. Инновационные технологии в реализации мониторинга качества обучения аналитической химии 192
7. Инновационные технологии в развитии творческой активности будущих учителей химии 199
ВЫВОДЫ к главе II 206
Глава III. Методическая система и методика информационно-деятельностного обучения аналитической химии 214
1. Методическая системы информационно-деятельностного обучения аналитической химии 214
2. Методика информационно-деятельностного обучения аналитической химии и управления его качеством 218
3. Методика чтения компьютеризированных лекций 223
4. Методика проведения практических занятий и организации самостоятельной работы студентов 240
5. Методика разработки мониторингового инструментария и его описание 251
ВЫВОДЫ к главе III 261
ГЛАВА IV. Экспериментальное исследование эффективности методической системы информационно-деятельностного обучения анлитической химии 264
1. Цели, задачи, особенности организации экспериментальной работы 264
2. Методы исследования и обработки результатов 274
3. Влияние информационно-деятельностного обучения студентов аналитической химии на качество обучения и развитие их личности 286
ВЫВОДЫ к главе IV 300
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 303
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 307
ПРИЛОЖЕНИЯ 337
- Становление курса аналитической химия как конструкта изоморфного науке, анализ современного состояния обучения ее основам
- Содержание обучения и профессиональная образовательная программа дисциплины «Аналитическая химия»
- Анализ электронных образовательных ресурсов по аналитической химии
Введение к работе
Общество на всех этапах своего исторического развития предъявляло высокие требования к специалистам в области образования, поскольку именно от них зависит образовательный уровень общества в целом, возможность создания условий для дальнейшего развития. Эти требования всякий раз выражают специфические особенности той или иной эпохи [79]. Особенностями современного этапа развития человеческого сообщества являются такие глобальные проблемы как экономический спад, экстремизм и рост преступности, резкое обострение экологических проблем. Как следствие, одной из фундаментальных задач, которую должна решать на данном этапе школа, - это развитие у учащихся нового понимания изменяющегося мира, в котором они живут. Образование и изменяющийся мир; человек и общество; человек и природа; человек и человек - вот наиболее важные «вызовы», которые адресуются сегодня образованию [107]. Формирование нового миропонимания исходит из двух взаимодополнительных парадигм: в одной стороны, это холистический подход к миру как к цен- ностной системе; с другой - это гуманистический подход к человеку, живущему в этом мире [9]. Две категории - холизм и гуманизм - взаимно дополняют друг друга, позволяя более разносторонне подойти к решению общей проблемы «Человек и мир». Однако если в холистической парадигме основной акцент делается на понимании современного взаимозависимого Мира, в котором живет человек, то гуманизм ориентирован на раскрытие духовности Человека, живущего в современном изменяющемся мире. Исходной посылкой гуманистической (личностно-ориентированной) парадигмы образования является то, что максимальное развитие индивидуальных качеств человека в дальнейшем обеспечит процветание общества в целом. Холистическая и гуманистическая парадигмы лежат в основе системы образования многих индустриально развитых стран и создают предпосылки для формирования единого информационного образовательного пространства.
Еще одной глобальной характеристикой нашей эпохи является распространенность изменений. Мир вступил в этап истории, главной чертой которого являются перемены. Им свойственны три особенности: непрерывность и постоянство; стремительность и тенденция к ускорению; они касаются всей планеты, практически всех областей и условий деятельности и жизни человека [382]. Революционные сдвиги в области информации и технологий связи являются колоссальным ускорителем перемен [331]. Как следствие, современный учитель должен готовить подрастающее поколение к жизни в постоянно изменяющихся условиях за счет изменения ценностно-мотивационных установок личности: формирование эмпатии и толерантности, экологической культуры, готовности личности к решению проблем с позиции ненасилия, глобальности мышления при способности действовать локально, принимая на себя ответственность за последствия своих действий [165].
Наряду с тенденциями, характерными для всего мирового сообщества, необходимость модернизации отечественного педагогического образования в целом обусловлена и изменениями, произошедшими в нашей стране.
- В социальной сфере - резкая стратификация общества на социальные группы с различным материальным уровнем, многообразие нравственных ориентации при отсутствии объединяющей идеи, плюрализм норм поведения, противоречивость и агрессивность информационного устройства общества, ресурсная недостаточность составляющих жизни (идеологическая, нравственная, физическая, интеллектуальная и т.д.) [69]. В результате кризисных явлений начал заметно снижаться уровень образованности российского общества. Так, по данным на 1997 год [179] уровень образованности населения Россия соответствовал уровню начала 60-х годов двадцатого века.
- В сфере образования - стратификация общества по доходам населения привела к дифференциации образовательных учреждений, профилей и характера обучения. Стратификация повлияла и на психологию людей. «Уже не существует единого «надстроечного», пронизанного идеологией общественного сознания. Общество дифференцировалось на страты, каждый из которых имеет свою психологию» [2].
Вызывает тревогу уровень подготовки абитуриентов. У большого количества современных абитуриентов плохо развита речь, мышление, узок кругозор [279]. Преподаватели дисциплин общекультурной подготовки в высшей школе отмечают, что становится трудно читать лекции: литературные примеры, художественные образы, попытки провести аналогии часто непонятны слушателям.
Здесь же следует отметить, что за то десятилетие, в течение которого государство занималось главным образом переделом собственности, резко упал статус учителя. - В сознании педагогической общественности. Анализ состояния и результативности профессиональной подготовки выпускников педвузов, проведенный социологической лабораторией КГПУ [105], показал, что большинство опрошенных не удовлетворено знанием проблем современной школы, знанием и владением инновационными технологиями. Основные замечания выпускников по поводу собственной профессии-онально-педагогической подготовки касаются ее чрезмерной теорети-зации, оторванности от реальных процессов, происходящих в школе, не-сформированности коммуникативной культуры, способов взаимодействия с разными категориями учеников и их родителей. Из материалов обследования выпускников КГПУ следует, что удовлетворены уровнем педагогической направленности преподавания специальных дисциплин лишь 34% . Иными словами лишь каждый третий студент удовлетворен преподаванием, в котором раскрываются связи предмета с психологией, педагогикой, методикой. Как следствие, предмет не осваивается будущим учителем как средство развития личности учащихся.
Отмеченные выше тенденции и проблемы особенно остро сказываются на отечественном естественнонаучном образовании. В результате по данным международного исследования оценки качества естественнонаучного и математического школьного образования Россия утрачивает позиции традиционно высокого уровня подготовки в этих областях [179].
Так, тревожным фактором, который обусловливает необходимость модернизации обучения химическим дисциплинам в высшей педагогической школе, является тенденция к снижению уровня подготовленности по химии выпускников школы. Тенденция явно просматривается при анализе результатов Единого государственного экзамена, на вступительных испытаниях в вуз, в процессе обучения в высшей школе. Причины этого общеизвестны:
- процветающая в обществе «хемофобия», когда на бытовом уровне химию воспринимают как источник загрязнений, а не науку, способную решить и успешно решающую различные проблемы человеческого сообщества;
- снижение интереса подрастающего поколения к естественным наукам в целом, вызванное кризисными явлениями в стране;
- временной цейтнот, обусловленный резким сокращением количества часов на изучение химии в школе при практически не изменившемся объеме материала, подлежащего изучению;
- повсеместное обеднение химического эксперимента;
- негативным фактором является и то, что содержание школьных учебных курсов разрабатывалось практически без учета реального уровня обу- ченности и интеллектуальной подготовленности, реальных познавательных возможностей учащихся определенного возраста, без определения количества учебного времени, требующегося на устойчивое формирование тех или иных знаний и умений [336].
Все это привело к тому, что на данном этапе наблюдается крайне низкий уровень мотивации учащихся к изучению школьного курса химии.
Несмотря на то, что химия как наука, способная внести весомый вклад в решение многих технических, экологических, продовольственных и других проблем, чрезвычайно актуальна, по данным многочисленных опросов учащиеся относят химию к самым нелюбимым предметам.
Стремительно меняющиеся условия жизни вынуждают искать новые подходы к качественному изменению состояния образования. В данном случае в первую очередь речь идет о резко возросшем потоке новых знаний, необходимости сокращения переходного периода между получением этих знаний и их использованием. Вместе с тем изменились и подходы к изучению и пониманию окружающего нас мира [238]. Если раньше можно было ограничиться дифференцированным овладением дисциплинами, в настоящее время практически любая проблема требует синтеза дисциплинарных знаний. Современная методология познания должна быть ориентирована на постижение целостности, на переход от типичного (модельного) подхода и абстрагированного обобщения к интегральному синтезу элементов реальной ситуации. Для того чтобы высшее образование было увязано с будущей жизнью, нужно стремиться усиливать его связи с существующей реальностью. Существующая система обучения, сориентированная на репродуцирование учебного (модельного) знания, должна структурно и динамически измениться - стать в большей степени восприимчивой к новому [302].
Главной задачей государственной образовательной политики на данном этапе, которая зафиксирована в Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года, является обеспечение современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства [170].
В современной педагогической науке проблема качества образования считается одной из важнейших, однако единого подхода к его определению еще не выработано. Анализ его становления позволяет констатировать, что от понимания качества образования как качества обучения, рассматриваемого в логике усвоения знаний, имеет место переход к более сложному, гуманистическому пониманию качества образования как качества личности, ее образованности. Качество образования трактуется как:
- социальная категория, определяющая состояние и результативность процесса образования в обществе, его соответствие потребностям и ожиданиям общества, в развитии и формировании гражданских, бытовых и профессиональных компетенций личности;
- степень удовлетворения ожиданий различных участников образовательного процесса от предоставляемых образовательным учреждением образовательных услуг;
- степень достижения поставленных в образовании целей и задач;
- соответствие результатов образования принятой доктрине образования, социальным нормам, требованиям общества, государства и личности;
- совокупность существенных свойств и характеристик результатов образования, способных удовлетворить потребности обучаемых, общества, заказчиков на образование [375];
- степень развития у обучаемого целостного мировоззрения и абстрактного мышления, которые обеспечивают прогностические функции и облегчают адаптацию индивида к реальности [308].
Преодоление технократических и сциентистских тенденций, упрочнение гуманистической парадигмы в педагогической теории и практике, утверждение общечеловеческих ценностей нуждаются в определении новых, адекватных поставленным задачам и выдвинутым требованиям подходов к организации педагогического процесса на всех уровнях системы образования, в том числе на уровне высшего химико-педагогического образования.
Перспективным является рассмотрение качества профессионально педагогической подготовки учителя с позиций компетентностного подхода -компетентности как желаемого и прогнозируемого результата образования. Именно такой подход предусмотрен в «Концепции и программе измерения качества профессионально-педагогической подготовки учителя в Красноярском государственном педагогическом университете» [81].
Компетентность как качество личности, которое определяет ее возможности решать задачи, возникающие в сфере профессиональной деятельности, традиционно рассматривалась в качестве важнейшей характеристики любого специалиста, в том числе и учителя. В 80-е годы двадцатого века в ведущих педагогических вузах страны создавались профессиограммы учителя, в которых через перечисление профессиональных знаний, умений, навыков фактически описывался тот уровень компетентности выпускника (прежде всего в сфере профессиональной деятельности, связанной с обучением учеников конкретной дисциплине), который должен быть достигнут в процессе подготовки студента в вузе [375]. На данном этапе проблема использования понятия компетентности для задания цели подготовки учителя вновь актуальна, что обусловлено тем, что данным понятием определяется качественная характеристика специалиста, которая связана не только с объемом и глубиной имеющихся у него профессиональных знаний, ноисш; действенностью и адекватностью применения в соответствующих ситуациях, а также активным использованием этого понятия в системе общего среднего образования. Смысл, который вкладывается в понятие компетентности в школьном образовании, требует переосмысления понятия компетентности учителя, в частности учителя химии.
Как известно, реализация основных направлений концепции модернизации общего образования заложена в проекте образовательного стандарта среднего общего образования, причем цели изучения конкретного предмета направлены на формирование у учеников не только предметных компетент ностей, но и социально-личностной, общекультурной и предметно-мировоззренческой. Такая постановка целей детерминирует повышение роли и ответственности школы в формировании у подрастающего поколения системных, социально-ориентированных знаний, ценностного отношения к ним как к средству активной деятельности, необходимому для успешной ориентации в современном социуме. Качество подготовки учителя должно отвечать этим требования школы. Достичь поставленных целей предметной подготовки учеников сможет только тот учитель, который сам обучался в условиях активной учебной деятельности, направленной не только на формирование определенной суммы знаний, но и обеспечивающей понимание ценности этих знаний, их использования в решении задач других дисциплин, а также задач будущей профессиональной деятельности. Таким образом, выделение и изучение компонентов профессионально-педагогической компетентности, в частности компетентностей, которыми должен овладеть учитель химии в процессе обучения химическим дисциплинам, создание условий для их эффективного формирования является актуальной задачей преподавателя высшей химико-педагогической школы.
В практической плоскости изменившиеся цели, задачи, ценностные ориентации отечественного педагогического образования привели к необходимости изменения Государственного образовательного стандарта и, как следствие, к изменению учебных планов факультетов, в том числе готовящих учителей химии, состава и содержания дисциплин высшей школы, к поиску инновационных технологий обучения, новых научно-методических подходов к организации процесса изучения химических дисциплин, а также учебно-познавательной деятельности студентов педагогических вузов в этом процессе, к необходимости модернизации существующей системы химико-педагогического образования в целом.
Термин «модернизация» - производное от английского modern - новое (в противоположность классическому) [14]. В соответствии с «Малым толковым словарем» модернизировать означает вводить усовершенствования, сделать (делать) что-либо отвечающим современным требованиям [204].
Под модернизацией образования нами вслед за А.П.Тряпицыной и М.С.Пак [266] понимается процесс перехода от традиционного к современному образованию, ориентированному на демократический и гуманистический характер обучения; на приоритет общечеловеческих духовных ценностей; на формирование личности деятельностного и толерантного типа, способной нести ответственность за принимаемые решения; на инновации, учитывающие традиции как предпосылки нового; на создание реальных условий для самореализации, развития творческой активности будущего учителя.
Дисциплина «Аналитическая химия» всегда занимала важное место в системе подготовки учителя химии. Однако именно сегодня, когда человечество оказалось перед угрозой экологической катастрофы, и задачи формирования у подрастающего поколения экологического мышления в контексте холистического подхода к миру как к ценностной системе, являются первоочередными, роль аналитической химии как науки о методах анализа химических систем, без которых невозможно решить задачи, например, экологического мониторинга, в системе подготовки учителя химии неизмеримо возросла. Известно, что Министерство образования РФ приняло решение о приоритете экологического образования при изучении всех дисциплин общеобразовательной школы. Важность проблем, возникающих в связи с защитой окружающей среды, ставит одной из задач подготовку высококвалифицированных творческих учителей, способных принимать деятельное участие в эколого-аналитическом мониторинге, в воспитании экологической культуры школьников.
Еще одним аспектом значимости курса аналитической химии в подготовке будущего учителя является общая тенденция к методологизации обучения, в частности химии, которая предполагает, в том числе усиление акцентов на методах исследования химических объектов.
Анализ существующей системы обучения химическим дисциплинам в педагогических вузах показал наличие следующих основных противоречий:
- между обусловленным кризисными явлениями понижением уровня химической подготовки выпускников школ и возрастающим в результате научно-технического прогресса объемом химических знаний, который необходимо отражать в процессе преподавания химических дисциплин;
- между потребностью в модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе и недостаточной разработанностью ее теоретико -методологических основ;
- между дидактическими возможностями современных инновационных технологий и уровнем их практического использования в обучении химическим дисциплинам в высшей педагогической школе;
- между необходимостью широкого внедрения информационно-коммуникационных технологий в обучение химическим дисциплинам и весьма бедным ассортиментом соответствующих электронных образовательных ресурсов и методик их использования;
- между значением аналитической химии в формировании химически и экологически грамотной личности будущего учителя химии и сокращением часов на ее изучение, предусмотренным ГОС второго поколения.
В теории и практике обучения химии созданы определенные предпосылки для разработки теоретико-методических основ модернизации обучения аналитической химии (Б.Е. Абалонин, П.Д.Васильева, Р.Гмох, О.С.Зай-цев, Т.Н.Литвинова, Н.Е.Кузнецова, М.С.Пак, З.А.Решетова, Н.Г.Салмина, Е.М.Соколовская, Н.Ф.Талызина, И.М.Титова, В.М.Шабаршин и другие).
Так, в последней четверти прошлого века на кафедре общей химии химического факультета МГУ проведены системные исследования, направленные на повышение качества преподавания курса общей химии студентам нехимических факультетов в рамках деятельностного подхода (Н.Ф.Талызина, О.С.Зайцев, З.А.Решетова, Н.Г.Салмина, Е.М.Соколовская и другие.) [251]. Разработаны теоретико-методологические основы интег-ративно-модульного обучения общей химии студентов медицинского вуза (Т.Н.Литвинова) [200]. Исследовались возможности синергетического подхода в обучении общей и неорганической химии (П.Д.Васильева) [86], предложена концепция интегративно-контекстного химико-педагогического образования (М.С.Пак) [266].
Из анализа образовательной практики следует, что в педагогической высшей школе до сих пор приоритет остается за информационно-репродуктивным подходом, требующем от студента усвоения знаний о предмете. Модернизация системы высшего педагогического образования заключается, в том числе, в усилении деятельностной составляющей, то есть усилении роли самодеятельности студента на всех этапах его профессионального становления. Ценностью, целью и результатом современной системы высшего педагогического образования, которая должна готовить человека к жизни в изменяющихся обстоятельствах, должно стать обучение способам деятельности, способам самообразования, владения обобщенными схемами интеллектуального труда [382]. Лекционно-семинарско-практическая система обучения, которая доминирует на данном этапе в отечественной высшей педагогической школе, относится к традиционному обучению, недостатками которого являются директивная структура управления на всех уровнях, при этом управление носит субъективный характер; преимущественно вербальные методы обучения, ведущая роль в котором принадлежит преподавателю; отсутствие системы объективной педагогической диагностики; использование современных информационных систем не предусматривается ни в деятельности студентов, ни в деятельности преподавателя. Однако традиционное обучение имеет и весомые положительные стороны. В частности, немаловажным для достижения образовательных целей является систематический характер обучения, упорядоченная, логически правильная подача учебного материала, организационная четкость и оптимальные затраты ресурсов при массовом обучении, что и обусловливает жизнестойкость традиционного обучения. Наряду с этим в рамках традиционного обучения накоплен огромный позитивный опыт обучения химическим дисциплинам, и вот числе аналитической химии. Как следствие, повышение качества подготовки учителя химии предполагает не отказ от традиционного обучения, а именно его модернизацию, предполагающую, в том числе, интеграцию традиционного обучения с инновационными технологиями с целью создания условий для реализации перехода от информационно-репродуктивного к информационно-деятельностному подходу в обучении.
Таким образом, для решения задач модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе целесообразно использовать компетент-ностный и информационно-деятельностный подходы. Однако применение методологии информационно-деятельностного и компетентностного подходов к модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе, сдерживается вследствие того, что нерешен ряд основополагающих теоретико-методических вопросов, а именно:
- не обоснованы и не разработаны концептуальные и теоретико-методологические основы, а также теоретическая модель модернизации обучения аналитической химии с позиций информационно-деятельностного и компетентностного подходов;
- не выявлены состав и структура предпосылок, принципов, этапов и механизмов модернизации курса аналитической химии;
- в контексте изменившегося социального заказа общества к химико-педагогическому образованию слабо разработаны специфические для обучения аналитической химии критерии отбора содержания; - не выявлены механизмы модернизации организационных форм обучения, традиционно использующихся в высшей химико-педагогической школе.
В теории и методике обучения химии, несмотря на имеющиеся предпосылки, не ставилась и не разрабатывалась научная задача модернизации обучения аналитической химии посредством интеграции традиционного обучения и инновационных технологий, ориентированных на формирование профессионально важных компетентностей будущего учителя химии. Актуальность и не разработанность в теории и методике обучения химии указанных выше задач и противоречий определили выбор темы исследования.
Цель исследования заключается в совершенствовании обучения аналитической химии в педагогическом вузе.
Объект исследования - процесс обучения аналитической химии в педагогическом вузе как этап формирования профессионально-педагогической компетентности учителя химии.
Предмет исследования - теоретико-методологические основы модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе, условия ее реализации.
Гипотеза исследования заключается в предположении, что качество обучения аналитической химии повысится, если на основе многоуровневой методологии, включающей компетентностный и информационно-деятель-ностный подходы, будет разработана и реализована в практике методическая система информационно-деятельностного обучения студентов, обеспечивающая условия для развития ряда профессионально важных компетентностей будущих учителей химии в контексте потребностей современной школы, а также для развития их творческой активности.
В соответствии с целью и гипотезой исследования были сформулированы основные задачи исследования:
1) провести теоретический анализ состояния предпосылок для модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе;
2) определить место, значение и функции дисциплины «Аналитическая химия» в системе подготовки учителя химии в педагогическом вузе в контексте изменившихся социально-экономических условий и выделить основные виды профессионально значимых знаний, умений, компетент-ностей, которыми необходимо овладеть будущим учителям химии в процессе обучения аналитической химии, выявить условия для развития их творческой активности;
3) разработать теоретические основы модернизации обучения аналитической химии на основе информационно-деятельностного и компетентностного подходов, построить теоретическую модель этого процесса;
4) провести анализ инновационных технологий, интеграция которых с традиционным обучением обеспечила бы эффективное достижение целей обучения, воспитания и развития студентов;
5) разработать научно обоснованные механизмы интеграции традиционной системы обучения и инновационных технологий, выявить условия для их реализации в обучении аналитической химии в педагогическом вузе;
6) на основе интеграции традиционных и инновационных методов контроля разработать систему диагностики и оценивания степени сформированности знаниевой компоненты обучаемого, его компетентностей, позволяющую реализовать высокую степень контролируемости и объективности оценки деятельности студента;
7) разработать методическую систему обучения аналитической химии, реализующую основные идеи и положения теоретико-методологических основ и по результатам педагогического эксперимента оценить ее эффективность.
Таким образом, актуальность данного исследования заключается в том, что разработка теории и практики модернизации обучения аналити ческой химии в педагогическом вузе имеет не только научное значение, связанное с раскрытием концептуальных основ применения инновационных технологий, в том числе информационно-коммуникационных технологий, как основного фактора модернизации обучения химическим дисциплинам в высшей школе, но и социально-экономическое, связанное с существенным обновлением целостной системы подготовки учителя химии в педагогическом вузе, а также прикладное значение, связанное с созданием методической системы инновационного обучения аналитической химии на основе компетентностного и информационно-деятельностного подходов.
Методологическую основу исследования составляют системный, интегративный, личностно-деятельностный, технологический, информаци-онно-деятельностный и компетентностный подходы.
Психолого-педагогическую основу исследования составляют: структурно-функциональные концепции педагогических систем (Н.В.Кузьмина, В.П.Беспалько);
- теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и др.);
- деятельностная теория обучения (В.В. Давыдов);
- психолого-педагогические основы высшего образования (А.А.Вербицкий, М.Г.Гарунов, Л.Климберг, А.Маслоу, А.В.Петровский, С.Д. Смирнов, Л.Н.Фридман и др.);
- теоретические концепции в области проектирования, конструирования и управления развитием образовательных систем (А.П.Беляева, А.А.Вербицкий, Б.С.Гершунский, Е.С.Заир-Бек, В.В.Краевский, Д.Ш.Матрос, Б.Е.Ста-риченко, А.П.Тряпицина и др.);
- психолого-педагогические концепции развития познавательной активности, самостоятельности и творческой деятельности (В.В. Давыдов, Н.Е.Кузнецова, П.А.Оржековский, П.И.Пидкасистый, В.В.Сорокин, И.М.Титова, А.П.Тряпицына, Г.И.Щукина и др.).
Дидактико-методической основой исследования служили труды известных педагогов и методистов Ю.К. Бабанского, И.Я. Лернера, М.Н. Бе-рулавы, Н.Е. Кузнецовой, Е.Е.Минченкова, Г.И. Щукиной, Ю.В. Ходакова, B.C. Полосина и др.:
- теоретико-методические основы обучения химии в высшей и средней школе (В.П.Гаркунов, О.С. Зайцев, Р.Г.Иванова, Д.М.Кирюшкин, Н.Е.Кузнецова, Е.Е.Минченков, Э.Е.Нифантьев, М.С.Пак, В.С.Полосин, В.В.Сорокин, Г.М.Чернобельская, С.Г.Шаповаленко, Л.А.Цветков и др.);
- теоретические основы модульной системы обучения (С.А.Батышев, А.П.Беляева, А.Н.Ласточкин, Л.Е.Марон, М.С.Пак, Г.М.Чернобельская, П.А.Юцявичене и др.);
- теории интеграции и дифференциации как ведущие тенденции конструирования содержания и разработки методики химико-педагогического и химико-экологического образования (И.Ю.Алексашина, М.Н. Берулава, А.И.Жиров, Н.Е.Кузнецова, В.С.Леднев, Е.Е.Минченков, В.М.Назаренко, М.С.Пак, И.Н.Понаморева, В.А.Попков, И.М.Титова и др.).
Методы организации исследования включали: теоретические, общелогические методы (моделирование, сравнение, обобщение и др.), общенаучные методы (педагогическое наблюдение, педагогический эксперимент, беседы со студентами и др.), частнонаучные методы (компонентный анализ химических знаний, пооперационный анализ предметных умений и др.), организационные, эмпирические, интерпретационные методы, а также методы статистической обработки данных, адаптированные к задачам нашего исследования.
Исследование проводилось в четыре этапа: предварительный, теоретический, экспериментальный и заключительный.
На предварительном этапе решались следующие задачи:
- теоретическое осмысление исследуемой проблемы;
- определение цели, предмета и задач исследования;
- изучение состояния проблемы с целью конкретизации основных теоретических и методических положений для решения поставленных задач;
- анализ учебно-программной документации, содержания учебных пособий, предназначенных для обучения аналитической химии;
- изучение педагогического опыта обучения химическим дисциплинам, отражающего состояние проблемы;
- разработка гипотезы исследования;
- анализ инновационных технологий, применение которых в обучении химическим дисциплинам, будет способствовать решению задач модернизации;
- анализ подходов к созданию условий для развития творческой активности будущего учителя химии;
- анализ электронных образовательных ресурсов (ЭОР) для поддержки обучения аналитической химии, имеющихся на рынке программного продукта и в сети Internet;
- анализ подходов и разработка методик создания ЭОР для различных этапов обучения и на их основе разработка ЭОР по аналитической химии, в том числе образовательного web-сайта;
- разработка учебно-методических пакетов для организации проектно-ис-следовательской деятельности студентов;
- разработка и структурирование содержания модернизированного курса аналитической химии;
- разработка методики педагогического эксперимента.
На теоретическом этапе решались следующие задачи:
- продолжение изучения литературы, информационных источников сети Internet по проблеме и существующей практике обучения;
- обоснование и уточнение терминологического аппарата исследования;
- разработка концепции и на ее основе теоретической модели модернизации обучения аналитической химии;
- раскрытие сущности модернизации обучения аналитической химии на основе информационно-деятельностного и компетентностного подходов;
- разработка механизмов интеграции традиционного обучения и инновационных технологий при модернизации организационных форм обучения;
- разработка методической системы обучения аналитической химии на основе информационно-деятельностного и компетентностного подходов;
- окончательная характеристика предмета исследования.
На экспериментальном этапе решались следующие основные задачи:
- организация и проведение педагогического эксперимента с целью проверки выдвинутой рабочей гипотезы исследования;
- апробация и корректировка при необходимости разработанных ЭОР; учебно-методических пакетов;
- выявление внутри сконструированной системы модернизированного обучения причинно-следственных связей между факторами и результатами обучения;
- анализ и интерпретация результатов экспериментального исследования.
Заключительный этап заключался:
- в обобщении результатов исследования предыдущих этапов (предварительного, теоретического и экспериментального);
- формулировке научных выводов, основных положений информационно-деятельностного и компетентностного подходов в обучении аналитической химии, концепции модернизации обучения аналитической химии.
Обоснованность и достоверность результатов и выводов исследования обеспечены его многоуровневой методологической основой, глубоким теоретическим анализом проблемы, широтой и разносторонностью экспериментального исследования, выбором адекватных предмету исследования критериев, показателей и параметров эффективности методики реализации информационно-деятельностного и компетентностного подходов в обучении аналитической химии в педагогическом вузе, а также репрезентативной выборкой количества участников педагогического эксперимента.
Научная новизна исследования состоит в том, что в диссертационной работе впервые
1) разработаны теоретико-методологические основы модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе на основе информационно-деятельностного и компетентностного подходов. В частности:
- разработан терминологический аппарат модернизации обучения аналитической химии, включающий обоснование понятий «информа-ционно-деятельностное поле дисциплины», «компетентность в анализе химической системы и прогнозировании ее свойств», «компетентность в области методов химического анализа», «компетентность в применении химического анализа для организации учебно-исследовательской деятельности учащихся», «аналитический тренинг» и др. Уточнены значения терминов «технология обучения», «инновационная технология», «информационно-коммуникационные технологии» и др.;
- с позиций компетентностного подхода выявлены три группы компе-тентностей, на формирование которых должно быть направлено обучение аналитической химии: надпредметные, предметные, методические;
- обоснованы и сформулированы ведущие идеи, необходимые для создания концепции и методики инновационного информационно-деятельностного обучения аналитической химии в педагогическом вузе;
- создана теоретическая модель методической системы информационно-деятельностного обучения аналитической химии;
обоснованы теоретические основы построения модернизированного курса аналитической химии, а именно, важнейшие принципы модернизации содержания: фундаментализации, гуманитаризации, практикоориентиро-ванности, экологизации, интегративности, преемственности и регио нальности, а также принципы организации процесса обучения: гуманизации, технологизации, информатизации, интегративности, мотивации;
2) разработана методическая система информационно-деятельностного обучения аналитической химии, реализующая в целостности интегратив- ные задачи обучения и воспитания студентов естественнонаучных факультетов педагогического вуза в процессе обучения аналитической химии, и включающая - методику организации и управления обучением аналитической химии на основе интеграции традиционного обучения и информационно-коммуникационных технологий, технологии модульности и индивидуального кумулятивного индекса, метода студенческих учебно-научных групп и модернизированного метода проектов;
- методику чтения лекций на основе мультимедийных компьютерных программ;
- методику организации самостоятельной работы студентов на основе электронных образовательных ресурсов, сетевых технологий, проектно- исследовательской технологии;
- комплексную многоуровневую методику оценки результатов обучения, базирующуюся на интеграции традиционных (экзамен, зачет, контрольная работа и др.) и инновационных форм контроля (тестирование, в том числе компьютерное, критерии оценивания мультимедийных презентаций проектно-исследовательской деятельности и др.);
3) выявлены закономерности информационно-деятельностного обучения аналитической химии, позволяющие сделать вывод о возможности эффективной адаптации разработанных теоретико-методологических основ и методической системы к обучению другим химическим дисциплинам высшей химико-педагогической школы.
Теоретическая значимость исследования заключается:
1) в разработке терминологического аппарата модернизации обучения аналитической химии, включающего обоснование основополагающих понятий и уточнение значений терминов;
2) в разработке концептуальных основ модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе;
3) в дальнейшем развитии психолого-педагогических концепций познавательной активности, самостоятельности и творческой деятельности студентов в высшей педагогической школе:
- сформулированы принципы, на которых должна основываться система обучения и воспитания в высшей химико-педагогической школе, обеспечивающая создание условий для развития творческой активности студентов;
- предложена схема развития исследовательских умений на основе интеграции содержания обучения химическим дисциплинам и интегрированного курса по выбору, направленного на формирование умений, связанных с научно-методической деятельностью будущих учителей химии;
4) в дальнейшем развитии теории создания и использования компьютерных средств обучения в высшей педагогической школе:
- уточнены принципы обучения с применением информационно-коммуникационных технологий;
- предложена классификация электронных образовательных ресурсов, предназначенных для обучения химическим дисциплинам;
- сформулированы научно-педагогические требования к электронным образовательным ресурсам для различных этапов обучения в высшей химико-педагогической школе;
- предложена система создания электронных образовательных ресурсов, предполагающая широкое включение студентов в этот процесс и положительно влияющая на развитие их исследовательских умений, связанных с научно-методической деятельностью;
- предложена схема интеграции модернизированных на основе использования информационно-коммуникационных технологий организационных форм обучения химической дисциплине и организационных форм традиционного обучения.
Практическая значимость работы заключается в том, что теоретические положения (ведущие идеи, принципы, закономерности) доведены до уровня методических рекомендаций и учебных пособий, электронных образовательных ресурсов, предназначенных для студентов и преподавателей педагогических вузов. Научные результаты исследования применены при разработке и реализации содержания и методики обучения аналитической химии в педагогическом вузе. Разработаны электронные образовательные ресурсы, предназначенные для лекционного курса, организации контроля и самоконтроля, практических и семинарских занятий, индивидуальной и самостоятельной работы студентов; образовательный web-сайт; система модульности и индивидуального кумулятивного индекса; экспериментальные задачи на основе внутридисциплинарных и межпредметных связей; учебно-методические пакеты для реализации проектно-исследовательской Деятельности студентов. Разработан и внедрен в практику обучения интегрированный курс по выбору, закладывающий реальную основу для формирования инновационной компетентности и информационной культуры будущего учителя химии.
Апробация и внедрение результатов исследования. Сочетание апробации результатов исследования и их внедрения в образовательный процесс педагогического вуза осуществлялось в ходе обучения студентов факультета естествознания Красноярского государственного педагогического университета имени В.П.Астафьева. Отдельные фрагменты исследования проверялись в процессе обучения студентов Красноярского государственного университета цветных металлов и золота (ГУЦМиЗ), Красноярского госу дарственного аграрного университета (КрасГАУ), Красноярского государственного медико-фармацевтического колледжа.
Результаты исследования представлялись на научно-практических конференциях: «Проблемы химического образования на пороге XXI века» (Красноярск, 1996 г.), «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Новосибирск, 1997,1999 гг.), «Информационные технологии в образовании» (Москва, 1998 г.), «Менделеевские чтения» (Тобольск, 1999 г.), «Актуальные проблемы химического и химико-педагогического образования» (Санкт-Петербург, РГПУ им. А.И.Герцена, 2001 г.), «Образование XXI века. Инновационные технологии, диагностика и управление развитием в условиях модернизации образования» (Железногорск, 2002 г.), «Проблемы и перспективы развития химического образования» (Челябинск, 2003); «Управление образовательным процессом в современном вузе» (Красноярск, 2004 г.); «Внутривузовские системы обеспечения качества подготовки специалистов» (Красноярск, 2004 г.), «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (Красноярск, 2006 г.), «Образовательная среда сегодня и завтра» (Москва, 2006 г.) и другие; опубликованы в периодической печати: в журналах «Вестник Красноярского государственного аграрного университета», «Химия в школе», «Вестник Московского государственного областного университета», «Информатика и образование», «Химическая технология», «Химия: методика преподавания», «Цветные металлы» и другие; изложены в методических разработках: «Введение в аналитическую химию» (Красноярск, Изд-во: КГПУ, 1998.-32с), «Создание компьютерных тестов по естественнонаучным дисциплинам» (Красноярск, Изд-во: РИО КГПУ, 2000.- 36 с), «Разработка компьютерных обучающих программ в среде «DemoSheild» (Красноярск, Изд-во: РИО КГПУ, 2000.-80 с), «Общая структура и программа обучения анна-литической химии с использованием инновационных технологий» (Красно ярск, Изд-во: РИО КГПУ, 2004.- 48 с); изложены в монографии «Теория и практика модернизации обучения аналитической химии в педагогическом вузе» (Красноярск, Изд-во: РИО КГПУ, 2004.- 196 с).
На защиту выносятся следующие положения:
1. Совершенствование обучения студентов аналитической химии в педагогическом вузе целесообразно реализовывать на основе информацион- но-деятельностной концепции, включающей компетентностный и ин- формационно-деятельностный подходы, ведущие идеи, принципы и отражающей закономерности информационно-деятельностного обучения.
2. Теоретическая модель методической системы информационно-деятельностного обучения аналитической химии, построенная на основе инновационной концепции, в качестве центрального звена должна включать модель информационно-деятельностного поля дисциплины, которое проектируется на основе интеграции традиционного обучения и инновационных технологий, и должна отражать единство проектировочного, целевого, содержательного, организационно-управленческого, процессуально-деятельностного и результативно-оценочного компонентов.
3. Методические основы обучения аналитической химии должны включать идеи модернизации содержания, совершенствования средств, организационных форм обучения, мониторингового инструментария в контексте принципов информационно-деятельностного обучения.
Необходимыми компонентами научно-методического обеспечения современного обучения аналитической химии являются; профессиональная образовательная программа дисциплины с использованием инновационных технологий; учебно-методические пакеты для организации проектно-исследовательской деятельности студентов; система модульности и индивидуального кумулятивного индекса; комплекс электронных образо вателъных ресурсов, включающий компьютерные лекции, программы для организации самостоятельной работы студентов, компьютерные тесты, образовательный web-сайт дисциплины.
Становление курса аналитической химия как конструкта изоморфного науке, анализ современного состояния обучения ее основам
В контексте того, что учебный предмет и учебное познание отражают тенденции науки и специфику научного познания, одним из оснований для разработки теоретико-методологических основ модернизации является анализ этапов становления аналитической химии как науки и связанное с ними становление дисциплины «Аналитическая химия».
С тезисом о том, что аналитическая химия - в известной степени первооснова всей химии, можно встретиться в трудах многих историков химии. С глубокой древности известны такие аналитические приборы как весы и ареометр. Уже в те времена подвергали анализу руды, сплавы, изделия из драгоценных камней, умели определять концентрацию по «удельному весу». Во времена алхимии (IV-XVI вв.) был выполнен огромный объем экспериментальных работ, что обеспечило развитие техники химических операций и накопление обширной информации о свойствах веществ.
В период жтрохимии (XVI-XVII вв.) появились новые способы обнаружения веществ, основанные на переводе их в раствор. В этот период было открыто большинство химических реакций, использованных впоследствии при разработке классической схемы качественного анализа [262, с. 15]. Значительную роль в развитии аналитической химии сыграл Р.Бойль (XVII в.), который ввел термин «химический анализ», отделил химию от медицины. Со времен Р.Бойля и до первой половины XIX века аналитическая химия была основной частью химии.
Наиболее значительной вехой эпохи теории флогистона (XVII-XVIII вв.) является разработка основ газового анализа, связанная с такими именами как Г.Кавендиш, Дж.Пристли, К.Шееле, Дж.Блэк. Крупнейшим аналитиком XVIII века был шведский химии Т.Бергман. Он впервые провел разли чия между качественным и количественным анализом, установил влияние углерода и фосфора на свойства железа. Хотя химический анализ и был известен за две тысячи лет до Бергмана, этот ученый придал ему статус отдельного направления науки - аналитической химии, создал первую схему качественного химического анализа.
Начальный этап периода научной химии (конец XVIII - начало XX вв.) связан с открытиями А.Л.Лавуазье (кислородная теория горения, закон сохранения вещества, различие между элементами и соединениями). В этот период произошло становление законов стехиометрии - фундаментальной базы аналитической химии (И.В.Рихтер). Закон кратных отношений (Дальтон), шкала атомных весов - все это легло в основу количественного химического анализа. Я.Берцелиус на основе анализа оксидов определил атомные веса почти всех известных тогда элементов, ввел символы элементов, химические формулы, проводил аналитические расчеты на основе правил стехиометрии. Берцелиус стоял у истоков метрологии химического анализа.
Первые руководства по химическому анализу появились еще во времена алхимии. В XVII в. их было уже значительное количество, например:
- 1790 г., И.Геттлинг «Полная химическая пробирная лаборатория»;
-1796 г. В.М.Севергин, «Руководство к испытанию минеральных вод»
- 1801 г. В.А.Лампадиус «Руководство по химическому анализу минеральных веществ». В нем впервые появляется термин «аналитическая химия».
Весомый вклад в разработку исторически первой сероводородной схемы анализа катионов внесли работы Р.Бойля, Ж.Л.Гей-Люссака, Г.Розе, К.Р.Фрезениуса и других.
Из химических методов количественного анализа к середине XIX века оформились титриметрические, гравиметрические методы, способы элементного органического анализа [350, кн.1, с.38-40].
По существу, гравиметрическим был и элементный анализ органических веществ. Первые анализы такого рода выполнял еще А.Л.Лавуазье! Основную классическую схему анализа на углерод и водород разработал не мецкий химик Ю.Либих в первой половине XIX века. В первой четверти двадцатого века австрийский ученый Ф.Прегль разработал способы микроанализа, за которые был удостоен Нобелевской премии. Из книг, изданных в XIX веке, следует отметить:
- 1829 г., Г.Розе «Руководство по аналитической химии»;
- 1841 г., К.Р.Фрезениус «Руководство по качественному химическому анализу»;
- 1871г., Н.А.Меншуткин «Аналитическая химия».
В период научной химии появились инструментальные методы анализа, так например, электрогравиметрические определения меди, никеля, серебра используются с 1864 года. Приблизительно в это же время был разработан атомно-эмиссионный спектральный анализ (Г.Кирхгоф, Р.Бунзен). Открытие закона светопоглощения (П.Бугер, И.Ламберт, А.Бер, XVIII-XIX вв.) стало основой колориметрических и фотометрических методов.
Важной вехой в истории аналитической химии является издание в 1894 г. книги «Научные основы аналитической химии» В.Оствальда. В ней была изложена теория химических взаимодействий, используемых в аналитической химии, базирующаяся на теории электролитической диссоциации и учении о химическом равновесии в растворах с участием ионов.
Наиболее важными методами, разработанными в XX веке, являются:
- открытие хроматографии (М.С.Цвет, 1903 г.) и последующее создание различных вариантов хроматографического метода;
- предложен и развит метод полярографии (Я.Гейровский);
- значительным дополнением к титриметрическим методам стала разработка в 30-50 гг. комплексонометрии (Г.Шварценбах, Р.Пршибил и другие);
- существенно расширился спектр физических и физико-химических методов анализа - масс-спектральные, рентгеновские, ядерно-физические, новые варианты электрохимических методов.
В советский период отечественные химики-аналитики внесли весомый
вклад в решение многих научно-технических проблем государственного значения (освоение атомной энергетики, исследование космических объектов - Луны, Венеры и др., развитие полупроводниковой промышленности и на ее основе разработка компьютерной техники и т.д.). Н.А.Тананаев разработал капельный метод качественного анализа. Большой вклад советские аналитики внесли в изучение комплексообразования и его использование в фотометрическом анализе, в изучение органических реагентов, развитие электрохимических методов анализа, хроматографии. Б.В.Львов разработал электротермический вариант атомно-абсорбционного метода - достижение, признанное во всем мире.
Известно, что для современного этапа развития науки характерно усиление значения идей гуманизации и интеграции науки, повышение ее социальной и практической значимости. Как отмечает Б.М. Кедров, «если в XIX веке каждая наука имела свой собственный предмет, обособленный от предметов всех других остальных наук и в монопольном порядке изучала его, то теперь же предмет одной науки изучается не только его одной, но и с многими другими науками с различных его сторон одновременно» [159].
Аналитическая химия как наука является частью химии и органично связана с другими ее «ветвями»: неорганической, физической, химией высокомолекулярных соединений, биохимией и т.д. В основе этой взаимосвязи -общие понятия, химические законы и теории. В химических методах анализа используются достижения таких разделов химии, как учение о химическом равновесии, электрохимия, химическая кинетика, неорганическая, органическая, коллоидная химия. Однако на данном этапе развития науки аналитическая химия не может быть и, фактически, не является только частью химии.
Связь аналитической химии с другими науками весьма разнообразна. С одной стороны она получает от различных научных дисциплин принципы, закономерности, на основе которых создаются методы анализа, а также технические приемы, способы регистрации аналитического сигнала, методы обработки результатов анализа. С другой стороны, аналитическая химия обеспечивает многие науки методами и приборами, которые в значительной сте пени предопределяют успехи этих наук. Так, разработка методов анализа ядерных материалов сыграла весомую роль в создании ядерных реакторов, которые затем стали одним из инструментов химиков-аналитиков - с их помощью осуществляют радиоактивационный анализ. Полупроводниковые детекторы, которые расширяют возможности многочисленных физико-химических методов анализа, невозможно было бы создать без разработанных ранее химиками-аналитиками методов анализа полупроводниковых материалов. Современный химический анализ в значительной мере базируется на успехах спектроскопии. Многие методы анализа совершенствуются вследствие развития соответствующих разделов физики и на базе прогресса в приборостроении. Развитие методов обработки результатов анализа связано с математическими науками и т.д. Таким образом, аналитическая химия на современном этапе приобрела черты междисциплинарной науки.
Наряду с этим, как отмечает академик Ю.А.Золотов, «аналитическая химия - не просто дисциплина, накапливающая и систематизирующая знания; эта наука имеет огромное практическое значение в жизни общества, она создает средства для химического анализа и обеспечивает его существование - в этом ее главное предназначение. Без эффективного химического анализа невозможно функционирование ведущих отраслей народного хозяйства, систем охраны природы и здоровья, оборонного комплекса, невозможно развитие многих смежных областей знаний» [262, с.4]. В то же самое время аналитическая химия - это увлекательнейшая сфера для научного поиска, полигон для творческих исканий.
Содержание обучения и профессиональная образовательная программа дисциплины «Аналитическая химия»
Традиционно содержание обучения аналитической химии строилось на основе принципов научности, фундаментальности, системности и изоморфного соответствия учебного содержания дисциплины «Аналитическая химия» аналитической химии как науке. Выделение инвариант знаний и их блоков, определение последовательности формирования фундаментальных понятий, выбор методов обучения, научного химического познания базируются на основополагающих идеях, проблемах и концептуальных системах знаний научной области, а также логики формирования химических понятий с учетом философских, исторических и методологических составляющих.
Для современного научного познания характерно усиление методологического осмысления научных фактов, генерализации теорий и повышение их эвристических функций в познании. Эта тенденция акцентирует внимание на теоретико-методологических основах познания: повышение роли системного подхода и аксиоматических методов, моделирования химических явлений и процессов, развитие дедукции в построении теории и вывода знаний, применение формализованных способов репрезентации состава, строения и свойств веществ, закономерностей протекания химических реакций, абстрактно-наглядных образов и концептуальных моделей. Значимой тенденцией является усиление внутринаучной и межнаучной интеграции. Синтез научных химических знаний и их интеграция со знаниями других наук трансформируют структуру этих знаний как системы, и как продукта научной деятельности, актуализируя проблему средств и методов самого процесса интеграции и добывания знаний.
Отмеченные тенденции получают свое отражение в практике высшей школы. Интеграция направлена на отработку единой методологии, адекватной целям познания и содержательной структуры знаний. Сформированные на научной методологии системы знаний становятся информационно более емкими и позволяют охватить одним подходом, выводом гораздо большее число фактов и эмпирических зависимостей. Отражение данной тенденции развития современной науки в учебной дисциплине способствует минимизации содержания, генерализации знаний, усиливая их интегративность, системность, функциональность, облегчая их экстраполяцию и применение в других образовательных сферах посредством оперирования обобщенными методами, идеями, теориями и законами.
Важнейшим источником отбора содержания химической дисциплины является дидактика и ее теория содержания. Дидактика снабжает преподавателя принципами отбора содержания дисциплины, указанием обязательных компонентов, в том числе и не характерных для науки (умения, навыки, опыт творческой деятельности), а также компонентов содержания, обеспечивающих мотивацию к изучаемому материалу, воспитание и развитие личности студента в процессе освоения конкретной химической дисциплины. Интеграционный потенциал аналитической химии проявляется в сближении ее методологии с гуманитарным образованием, таким образом усиливая социальность, духовность, ценностно-эмоциональные аспекты обучения.
Ярко выраженный прикладной аспект аналитической химии также должен находить отражение в содержании дисциплины, что будет создавать условия для формирования конструктивно-практической характеристики ин-тегративных знаний, ориентированных на решение глобальных и социально значимых проблем человечества, условия для отражения тесной связи теории и практики в обучении аналитической химии. Дисциплина «Аналитическая химия» должна способствовать формированию у будущих учителей понимания того, что жизнедеятельность в природной среде с изменением параметрических характеристик экологически небезопасна, что недостаточная химическая грамотность усугубляет экологические проблемы, нарушающие равновесие в природе, влияющие на здоровье и жизнь человека. Как следствие, на данном этапе основы химических знаний должны стать частью общей культуры каждого члена человеческого сообщества.
В соответствии с теоретической моделью информационно-деятель-ностного обучения модернизацию содержания обучения аналитической химии в педагогическом вузе следует осуществлять на основе принципов фун-даментализации, гуманитаризации, интегративности, практикоориентиро-ванности, экологизации, регионалъности, преемственности.
В контексте системы предметных знаний и умений, определяющей формирование предметных компетентностей, содержание курса «Аналитическая химия» должно отражать содержание науки аналитическая химия, основные направления ее развития. В соответствии с учебными планами педагогических вузов основные понятия и законы, составляющие весомую часть теоретического раздела аналитической химии, студенты осваивают в процессе изучения дисциплин «Общая и неорганическая химия», «Физическая химия», «Коллоидная химия». Из этого следует, что при разработке содержания курса аналитической химии целесообразно опираться на междисциплинарную интеграцию содержания обучения указанным химическим дисциплинам.
Химическая наука является важнейшим, но не единственным источником отбора содержания курса аналитической химии. Поскольку аналитическая химия как наука о методах и средствах химического анализа является междисциплинарной, дисциплина «Аналитическая химия» также интегра-тивна, что должно отражаться в содержании обучения. Схема, представленная на рис. 7, отражает связи ее содержания обучения с содержанием обучения другим дисциплинам педагогического вуза.
Интеграция с содержанием курса теории и методики обучения химии способствует реализации принципа практикоориентированности и направлена на формирование методических компетентностей (система методических
Схема, отражающая взаимосвязь содержания курса аналитической химии с содержанием обучения дисциплинам высшей педагогической школы знаний и умений, формируемых в процессе обучения аналитической химии); интеграция с содержанием циклов биологических и экологических дисциплин - принципа экологизации и принципа региональное; с содержанием обучения курса истории (химии) создает условия для реализации принципа гуманитаризации. В свою очередь, все вышеуказанное выступает в качестве основ системы ценностей, формируемых в процессе обучения. Реализации принципа фундаментализации будет способствовать интеграция с содержанием обучения физике, математике, информатике и т.д.
Анализ электронных образовательных ресурсов по аналитической химии
По нашему мнению, наиболее адекватное определение программного средства учебного назначения, которое синономично понятию «электронный образовательный ресурс» (ЭОР), дано И.В.Роберт [295, с. 17]. Программное средство учебного назначения - это программа, в которой отражается некоторая предметная область, в определенной мере реализуется технология ее изучения, обеспечиваются условия для осуществления различных видов учебной деятельности.
В литературе имеется значительное количество различных классификаций программных средств учебного назначения в зависимости от того, что положено в основу классификации [120; 214; 295]. С нашей точки зрения, ЭОР, использующиеся в обучении химическим дисциплинам в высшей школе, целесообразно классифицировать в соответствии с организационными формами обучения, поскольку специфика той или иной организационной формы обучения обусловливает требования к программному продукту, используемому для ее поддержки. Классификация на этой основе представлена на рис. 10. Таким образом, ЭОР делятся на четыре класса:
программы для поддержки лекционного курса;
программы для поддержки лабораторного практикума;
программы для организации индивидуальной и самостоятельной работы;
программы для мониторинга и диагностики.
Следует отметить, что идея такого подхода к классификации программного обеспечения не нова, однако новизна предлагаемой нами классификации заключается в структурировании ЭОР по химическим дисциплинам педагогической высшей школы на уровне подклассов [34]. Она способствует осознанию преподавателем роли и значения ИКТ на различных этапах химической подготовки будущего учителя химии.
В контексте предлагаемой классификации нами проведен анализ ин формации, имеющейся в научно-педагогической литературе и сети Internet, связанной с ЭОР по курсу аналитической химии.
Следует отметить, что в Internet, за исключением работ автора данного исследования, отсутствует информация о мультимедийных программах для поддержки лекционного курса аналитической химии.
Наиболее обширным классом ЭОР в соответствии с предлагаемой классификацией являются программы для организации индивидуальной и самостоятельной работы, что отражает общую тенденцию переноса акцентов именно на этот вид деятельности студентов. Данный класс состоит из шести подклассов: моделирующие программы, обучающие программы, программы-тренажеры, химические калькуляторы, тестирующие программы, с элементами обучения, вспомогательные программы.
Моделирующие программы имитируют функционирование некоторой химической системы посредством ее математической модели. Модель имеет ряд входных переменных и параметров. Варьируя их и отслеживая изменения в системе, можно установить законы и принципы функционирования системы, то есть изучить ее. Отличие исследовательской и демонстрационной модели состоит в их дидактическом назначении. При демонстрации основным дидактическим фактором выступает наглядность представления процесса или явления. Программа же для исследования должна строиться по принципу операционной среды, работая в которой, обучающийся устанавливает субъективно новые истины.
На сайте http://www.recipe.ru выставлена демонстрационная версия моделирующей программы Acid base titration 3.01, предназначенная для расчета кривых кислотно-основного титрования [218]. Кроме того, ее можно использовать для расчета рН водных растворов протолитов и их смесей. С ее помощью студент может исследовать, например, влияние исходной концентрации титруемого веществ на величину скачка титрования и т.д.
В работе [210] предлагается программа «Химическое равновесие», по зволяющая, по утверждению автора, смоделировать самые разнообразные реально протекающие обратимые реакции, «довести» их до равновесия и, изменяя внешние условия, наблюдать его смещение в ту или иную сторону. Помимо вопросов, связанных с состоянием равновесия, смещением химического равновесия и правилом Ле-Шателье, программа включает в себя также ключевые вопросы классической и ферментативной химической кинетики, а также разделы, связанные с кислотно-основными взаимодействиями.
Ряд моделей и компьютерных программ на их основе, связанных с тит-риметрическими методами анализа, рассматриваются в [104; 154; 403]. Так, в работе [154] предлагается программа для компьютерного моделирования комплексонометрического титрования смесей катионов металлов. По утверждению авторов, с ее помощью можно оптимизировать методики анализа смесей катионов металлов, на основе компьютерного эксперимента оптимально выбирать селективные маскирующие реагенты.
Программа MasSimv2.0 является симулятором использования масс-спектрометра в органической химии [216]. Программа имеет три режима работы: браузер (просмотр, поиск спектров в базе данных), инструктор (создание модельных спектров для наглядного обучения студентов, проверочных работ), студент (решение проблем, которые возникают у студентов при расшифровке спектров). Интерфейс программы на английском языке.
Обучающие программы предназначены для самостоятельного изучения некоторой предметной области, закрепления либо для актуализации знаний. Они обеспечивают выполнение необходимых для этого функций преподавателя и включают элементы моделирования или имитации. При их создании широко используются мультимедийные возможности современного компьютера: динамическая и статическая графика, видеофрагменты. Обязательным атрибутом таких программ являются тестирующие блоки для организации самоконтроля обучаемого. Студент работает под управлением программы, однако тактику обучения он выбирает сам. Индивидуальными могут быть последовательность изучения разделов программы, что важно на стадии закрепления или актуализации, темп освоения, количество и сложность выполняемых заданий из блоков самоконтроля.
