CC BY
29
УДК 372.854
ПОДХОДЫ К ОБУЧЕНИЮ ХИМИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ
ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО И ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ЦИКЛОВ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРОВ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ
Н.Ш. Мифтахова1
'Статья подготовлена в рамках международной сетевой научно-практической конференции «Интегративная подготовка линейных инженеров для повышения производительности труда предприятий нефтегазохимической отрасли - СИНЕРГИЯ-2018»
Аннотация. Обсуждается проблема обучения химическим дисциплинам студентов при подготовке инженеров химико-технологического направления. Описывается тезаурусный подход при изучении химических дисциплин естественнонаучного и общепрофессионального циклов. Представлена схема обобщенной структуры дисциплины «Общая и неорганическая химия». Перечислены дескрипторы учебного тезауруса общей и неорганической химии. Дана характеристика областей перекрывания тезаурусов общей и неорганической химии с тезаурусами органической химии, физической химии, аналитической химии.
Ключевые слова: обучение химии, общая и неорганическая химия, тезаурусный подход, естественнонаучный цикл, общепрофессиональный цикл, дескрипторы, области перекрывания тезаурусов.
APPROACHES TO TEACHING NATURAL-SCIENCE
AND GENERAL PROFESSIONAL DISCIPLINES FOR ENGINEERS
OF CHEMICAL-TECHNOLOGICAL TRAINING PROGRAMME
N. Miftakhova
Abstract. The problem of teaching students chemical disciplines for professional training of engineers of chemical-technological sphere is discussed. Thesaurus approach in studies of natural-science and general professional disciplines is described. The scheme of generalized structure of "General and Inorganic Chemistry" disciplines is given. Descriptors of educational thesaurus of "General and Inorganic Chemistry" are specified. An attribute of overlapping areas between "General and Inorganic Chemistry" thesauruses and "Organic Chemistry", "Physical Chemistry", and "Analytical Chemistry" thesauruses is presented.
Keywords: teaching chemistry, General and Inorganic Chemistry, thesaurus approach, natural-science cycle, general professional cycle, descriptors, overlapping areas of thesauruses.
Усиление фундаментальной подготовки инженеров в области химии является важным направлением в системе химико-технологического образования. Высшее образование студентов, выбравших инженерную специальность в технологических университетах, начинается с изучения химических дисциплин естественнонаучного цикла (общая и неорганическая химия ОНХ, органическая химия ОХ) на младших курсах. Их химические знания расширяются и углубляются на средних курсах при изучении дисциплин
общепрофессионального цикла (физическая химия ФХ, аналитическая химия АХ и др.). Эти дисциплины, вносящие свой вклад в формирование профессиональной компетенции студентов на каждом этапе обучения, являются основополагающими в фундаментально-прикладной профессиональной подготовке
специалистов и бакалавров. Понятийно-терминологический аппарат каждой из рассматриваемых дисциплин содержит общие понятия, термины, определения, методы, включая в то же время группу специфических терминов и понятий. Кроме того, что дисциплина ОНХ генетически взаимосвязана с физической и аналитической химией, ее междисциплинарная связь прослеживается с общей химической технологией ОХТ и прикладной химией ПХ. Для органической химии подобные связи характерны с такими дисциплинами, как химия нефти ХН, химическая технология топлива и углеродных материалов ХТТиУМ и др. Междисциплинарная, генетическая связь в своем ряду дисциплин осуществляется за счет накопления специфичных терминов и понятий химического тезауруса (греч. thesauros - сокровище, сокровищница). Логично использование педагогами в процессе обучения
студентов подходов, объединяющих понятийно-терминологический состав химических дисциплин различных циклов. Одним из таких подходов является тезаурусный подход, который позволяет выявлять области «перекрывания» тезаурусов поэтапно изучаемых химических дисциплин.
При множественности определений тезауруса, существующих в литературе, следует остановиться на определении тезауруса как словаря понятий, исчерпывающим образом отражающих (обслуживающих, покрывающих) некоторую специфическую область знаний и систему связей между ними [4]. Тезаурус студента пополняется в процессе обучения в том случае, если информация доступна ему по сложности (опирается на известные ему понятия, не содержит неизвестных знаков), и в то же время содержит новые понятия, которые расширяют начальный тезаурус обучаемого. Учебные тезаурусы позволяют представить содержание дисциплины в виде совокупности дескрипторов (лат. describere - описывать), между которыми прослеживаются четко выраженные
иерархические и логические связи [5]. Учебными дескрипторами являются базовые понятия, термины, ключевые слова и словосочетания. Основные критерии выбора дескриптора
следующие: 1) дескриптор должен иметь четкое и предельно ясное научное определение; 2) у дескриптора предпочтительно наличие четкой мотивированной семантической структуры; 3) дескриптор должен иметь деривационную способность для образования семантического гнезда (группы однокоренных терминов) (О.С. Ахманова).
Разработка тезауруса учебной дисциплины осуществляется в три этапа: подбор литературных источников (государственные образовательные стандарты, программы изучаемого курса, учебники, учебно-методическая литература и др.), выделение ключевых слов, формирование списка дескрипторов. Для обеспечения преемственности тезауруса при междисциплинарных связях, например между химическими дисциплинами естественнонаучного и общепрофессионального циклов, необходимо выделение круга базовых понятий. Для этого нами предварительно были выделены структурные компоненты
теоретического ядра, базисного и функционального содержания дисциплины «Общая и неорганическая химия», и построена схема ее обобщенной структуры (Рисунок 1). Выполнение данных операций проходило с опорой на научные разработки Ю.Н. Семина [4].
Рисунок 1. - Схема обобщенной структуры дисциплины «Общая и неорганическая химия»
К теоретическому ядру дисциплины ОНХ нами отнесены первичные понятия и категории, концептуальные модели-объекты; к базисному содержанию - научные теории, фундаментальные законы, принципы, базовые понятия, основные методы, понятия, производные от базовых,
«именные» уравнения; к функциональному содержанию - теоремы, правила.
Структурными компонентами
теоретического ядра дисциплины «Общая и неорганическая химия» являются:
- первичные понятия - ядро, заряд, масса, спин, атом, протон, нейтрон, электрон, энергия;
- концептуальные модели-объекты - ядерная модель атома, атомная орбиталь, молекулярная орбиталь, кристаллическая орбиталь, модель отталкивания валентных локализованных электронных пар, модель гибридизации валентных орбиталей центрального атома.
Базисное содержание дисциплины составляют:
- фундаментальные законы - Периодический закон Д.И. Менделеева, закон Мозли, первый, второй и третий законы термодинамики, закон Гесса, закон действующих масс, закон Фарадея;
- принципы - принцип неопределенности Гейзенберга, принцип наименьшей энергии, принцип запрета Паули, правило Хунда, принцип подвижного равновесия Ле Шателье;
- научные теории - теория молекулярных орбиталей, валентных связей, гибридизации, теория отталкивания локализованных электронных пар, кристаллического поля, зонная теория кристаллов, теория переходного состояния, теория электролитической диссоциации;
- основные методы изучения - метод молекулярных орбиталей, метод валентных связей, метод локализованных электронных пар;
- «именные» уравнения - уравнение Планка, уравнение де Бройля, уравнение Шредингера, уравнение Аррениуса, уравнение Нернста, уравнение Больцмана;
- базовые понятия - химический элемент, химическая связь, химическое равновесие, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса и т.д.;
- понятия, производные от базовых, например полярная и неполярная связь, парамагнитная и диамагнитная молекула, экзотермический и эндотермический процесс и т.д.
Дисциплины ОНХ, ОХ, АХ, ФХ входят в область науки химии, процесс обучения которой заключается в рассмотрении веществ и реакций с точки зрения четырех учений - учения о строении вещества; периодическом изменении свойств элементов и их соединений; термодинамики; кинетики (О С. Зайцев). Это свидетельствует о том, что у этих дисциплин предполагается наличие области «пересечения» учебных тезаурусов, включающих одни и те же фундаментальные понятия, законы, принципы, правила, научные теории, методы исследования и базовые понятия, знание которых особенно важно при последовательном (со сдвигом во времени) изучении этих дисциплин. Детальная характеристика областей перекрывания тезаурусов общей и неорганической химии с ФХ, АХ, ОХ представлена в таблице.
Типология дескрипторов «Перекрывающиеся» химические дисциплины
ОНХ П ФХ ОНХ П АХ ОНХ П ОХ
Количество
корреспондирующих дескрипторов (доля в %) 76 (34%) 46 (21%) 28 (13%)
Уровни использования
корреспондирующих
дескрипторов (доля в %):
- первого уровня - второго уровня - третьего уровня 52 (41%) 14 (22%) 8 (24%) 11 (9%) 20 (32%) 15 (45%) 18 (14%) 5 (8%) 5 (15%)
Количество
корреспондирующих
дескрипторов из теоретического ядра 10 (68%) - -
дисциплины
(доля в %)
Количество
корреспондирующих
дескрипторов из базисного содержания 66 (32%) 46 (22%) 28 (13%)
дисциплины
(доля в %)
Таблица. - Характеристика областей перекрывания тезаурусов ОНХ и ФХ, АХ, ОХ
Попарное взаимное «наложение» тезаурусов ОНХ и ОХ позволило нам выявить незначительную долю, а именно 13% корреспондирующих дескрипторов от тезауруса общей и неорганической химии. В данном случае корреспондирующими являются общие для разных дисциплин одной предметной области дескрипторы, используемые студентами в учебной практике. Для ОНХ и АХ доля корреспондирующих дескрипторов от тезауруса общей и неорганической химии составляет 21%, для ОНХ и ФХ - 34%.
Таким образом, тезаурус, приобретенный при обучении общей и неорганической химии, становится средством изучения химических дисциплин ФХ, АХ и др. как базы для дальнейшего изучения студентами специальных химических дисциплин, завершающих профессиональную подготовку специалистов химико-технологического направления. Больший вклад в изучение химических дисциплин по профилю подготовки специалистов и бакалавров «Химическая технология природных
энергоносителей и углеродных материалов» на факультете нефти и нефтехимии вносят знания, умения, навыки и освоенный тезаурус органической химии.
В рамках решения проблемы непрерывной подготовки специалистов технического и технологического профиля преемственность учебного тезауруса дисциплин в образовательном процессе не единична [1-4;6]. При этом для эффективной профессиональной подготовки студентов в определенной предметной области наук (например, механика, инженерное геометрическое моделирование, экология, химия) педагоги используют дидактические
возможности:
- тезауруса основополагающей дисциплины, концентрирующего базовые знания для изучения других дисциплин из одной предметной области;
- модульного подхода, на основе которого модули (дисциплины, темы) с их понятийно-терминологическим аппаратом объединяются единой программой междисциплинарного учебного комплекса;
- научного (математического,
геометрического, химического) языка, формирующего профессионально-предметное мышление.
С учетом того, что в настоящее время в российских вузах с русскоязычным обучением растет число иноязычных студентов, прибывших из стран ближнего и дальнего зарубежья с целью получения инженерного химико-технологического образования для дальнейшей работы в нефтегазохимической отрасли, совокупное использование данных подходов к обучению студентов, в особенности билингвов, было бы успешным. Однако, в учебном процессе необходимо уделять максимум внимания семантизации тезауруса изучаемой дисциплины, чтобы на следующем этапе овладения знаниями этой же научной области студенты могли быстро адаптироваться к тезаурусу новой дисциплины. То есть, посредством усвоения понятийно-терминологического аппарата одной дисциплины должна развиваться адаптационная способность познания другой смежной дисциплины. Для билингвальных студентов в этом видится путь использования родного языка как обучающего средства в преодолении и терминологического, и психологического барьеров в новой дидактической среде, маркируемой новой целью и содержанием, новыми формами, методами и средствами обучения на новой химической кафедре [2].
Содержание дисциплин естественнонаучного, общепрофессионального, специального циклов одной предметной области, структурированное с позиции выделения их понятийно-терминологического аппарата, представляется в виде дву- или многоязычных терминологических словарей с различным построением словника (в алфавитном порядке, в виде гнезд с ключевыми определяемыми и подключевыми
определяющими словами, с толкованиями и без толкования слов и т.д.). Кроме того, тезаурусный подход открывает студентам широкие возможности самостоятельной работы при составлении личных тезаурусных словарей, позволяет выходить за рамки поля дескрипторов, обозначенного в учебном тезаурусе изучаемой дисциплины.
Литература:
1. Исхакова Д.Д. Преемственность непрерывной химической подготовки специалистов в технологическом университете: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.08 / Исхакова Динара Даниловна. - Казань, 2003. - 128 с.
2. Мифтахова Н.Ш. Система адаптационного
обучения студентов на двуязычной основе в технологическом вузе: дис. ... д-ра пед. наук: 13.00.08 / Мифтахова Нурия Шайхулисламовна. - Казань, 2013. -498 с.
3. Рукавишников В.А. Инженерное геометрическое моделирование как методологическая основа геометро-
графической подготовки в техническом вузе: автореф. дис. ... д-ра пед. наук: 13.00.08 / Рукавишников Виктор Алексеевич. - Казань, 2004. - 38 с.
4. Семин Ю.Н. Теория и технология интеграции содержания общепрофессиональной подготовки в техническом вузе: дис. ... д-ра пед. наук: 13.00.08 / Семин Юрий Николаевич. - Ижевск, 2001. - 403 с.
5. Черепанов В.С. Экспертные оценки в педагогических исследованиях / В.С. Черепанов. - М.: Педагогика, 1989. - 152 с.
6. Шамкаева А.И. Проектирование эколого-химической подготовки инженеров-экологов на основе взаимосвязи модульного и тезаурусного подходов: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.08 / Шамкаева Альфия Илалтдиновна. - Казань, 2008. - 207 с.
Сведения об авторе:
Мифтахова Нурия Шайхулисламовна (г. Казань, Россия), доктор педагогических наук, профессор кафедры неорганической химии, ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», e-mail: nshm@inbox.ru
Data about the author:
N. Miftakhova (Kazan, Russia), Doctor of Pedagogical Sciences, Professor of the department of nonorganic chemistry of the "Kazan National Research Technological University", e-mail: nshm@inbox.ru
Статья поступила в редакцию 15.11.2018
