Формирование научно-исследовательских компетенций при подготовке учителей химии Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

И.Т. Евстафьева, канд. хим. наук, доцент, И.В. Шкурченко, канд. хим. наук, доцент, кафедра естественнонаучных дисциплин, Педагогический институт, Иркутский государственный университет, г. Иркутск, Россия, irina-evstafeva00@rambler.ru, godwithme16@yandex.ru

ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ ПРИ ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЕЙ ХИМИИ

Обязательным компонентом профессиональной подготовки педагогического работника, в нашем случае - учителя химии - является, согласно Федеральному государственному образовательному стандарту нового поколения, владение навыками исследовательской деятельности. Только овладев соответствующими компетенциями, учитель сможет способствовать формированию навыков исследовательской деятельности как универсального способа познания и освоения действительности у своих учеников. В статье предложен один из возможных путей формирования у студентов педагогических вузов химического профиля компетенций, связанных с исследовательской деятельностью, в соответствии с требованиями нового Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки). Особое внимание уделено формированию профессиональной компетенции «способность руководить научно-исследовательской деятельностью обучающихся» с учетом специфики химических дисциплин, а также общепрофессиональной компетенции «готовность к обеспечению охраны жизни и здоровья обучающихся», имеющей большое значение при изучении химии. Показано, что формирование у студентов указанных компетенций требует поддержки и дополнения в виде специальных профессиональных компетенций, без овладения которыми невозможно химическое исследование. Предложены формулировки соответствующих специальных профессиональных компетенций, связанных с формированием у студентов знаний, навыков и умений в области химической безопасности, поиска химической информации, владения методами синтеза и анализа химических веществ. Продемонстрировано общее направление формирования этих компетенций при изучении ряда дисциплин: «Техника лабораторных работ», «Физико-химические методы исследования», «Основы научно-исследовательской деятельности в области естественнонаучного образования», «Химия окружающей среды», «Прикладная химия», «Анализ пищевых продуктов», «Агрохимия», «Химия ВМС».

Ключевые слова: Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования, деятельность, структура деятельности, исследовательская деятельность по химии, профессиональные компетенции, общепрофессиональные компетенции, специальные профессиональные компетенции, организация и сопровождение учебно-исследовательской деятельности обучающихся.

В недавно опубликованном Федеральном государственном образовательном стандарте высшего образования по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)

от 09.02.2016 года (далее - ФГОС ВО) среди областей профессиональной деятельности, к которым готовятся выпускники, наряду с педагогической, проектной и культурно-просветительской деятельностью опреде-

ляется научно-исследовательская деятельность. При этом в стандарте указываются такие виды деятельности, как «постановка и решение исследовательских задач в области науки и образования», а также «использование в профессиональной деятельности методов научного исследования»1.

Это полностью согласуется с требованиями Федерального государственного стандарта общего среднего образования2, предъявляемыми к педагогическому работнику в связи с необходимостью формирования у школьников навыков исследовательской деятельности. Что требует от учителя владения компетенциями, необходимыми для организации и сопровождения учебно-исследовательской деятельности обучающихся.

Учитывая требования ФГОС ВО, при подготовке бакалавров в педагогическом вузе образовательный процесс должен быть организован таким образом, чтобы студенты - будущие учителя могли в полной мере овладеть структурой исследовательской деятельности, научной и учебной, которая достаточно универсальна: постановка проблемы, определение цели, изучение теории, относящейся к данной проблематике, формулирование гипотезы, подбор методик исследования (проведение эксперимента) и практическое овладение ими, сбор собственного материала, его анализ и обобщение, оформление выводов - результатов деятельности3. Владея этой структурой и соответствующими компетенциями, учитель-предметник, в нашем случае - учитель химии - сможет организовать исследовательскую деятельность своих учеников, связанную с поиском ответа на творческую, исследовательскую задачу с заранее не известным решением. В процессе такой деятельности школьники не только пассивно усваивают химические знания (репродуктивный уровень), но и осуществляют самостоятельный поиск, создание нового знания (продуктивный уровень).

Поэтому при разработке основных образовательных программ нового поколения следует уделить особое внимание формированию исследовательских компетенций у будущих — учителей.

Решение этой задачи на примере профессиональной подготовки будущих учителей химии имеет ряд особенностей. Изучение химии как экспериментальной по своей сути науки в школе и вузе, с одной стороны, предоставляет огромные возможности как для учебного, так и для научного исследования. С другой стороны, решение этой задачи имеет ряд ограничений, связанных, прежде всего, с необходимостью соблюдения строгих требований техники безопасности, а также требует владения специальными навыками в области химического эксперимента. В связи с этим при разработке основной профессиональной образовательной программы из предлагаемого стандартом набора общекультурных, общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций следует уделить особое внимание формированию ПК-12 (способность руководить научно-исследовательской деятельностью обучающихся) - имея в виду исследования в области химии, а также ОПК-6 (готовность к обеспечению охраны жизни и здоровья обучающихся), которые должны быть поддержаны и дополнены рядом специальных профессиональных компетенций (СПК), разрабатываемых в каждом вузе. В качестве таковых нами предлагаются следующие компетенции, без овладения которыми невозможно представить себе исследовательскую деятельность в области химии:

— способность осуществлять поиск химической информации в текстовых и электронных источниках (СПК-11);

— владение методами синтеза, выделения и идентификации органических и неорганических соединений (СПК-13);

— владение методами безопасного обращения с лабораторным оборудованием и хи-

Изучение химии как экспериментальной по своей сути науки в школе и вузе, с одной стороны, предоставляет огромные возможности как для учебного, так и для научного исследования. С другой стороны, решение этой задачи имеет ряд ограничений, связанных, прежде всего, с необходимостью соблюдения строгих требований техники безопасности.

мическими материалами с учетом их хими- и реактивами, учатся формулировать цели ческих и физических свойств (СПК-14); и задачи лабораторных работ, проводить на— владение основами методов химиче- блюдения, фиксировать их результаты, де-ского и физико-химического анализа органи- лать выводы на основании полученных дан-

ческих и неорганических веществ (СПК-15).

(Отметим, что формулировки компетенций, возможно, нуждаются в некоторой коррекции.)

Формирование рассматриваемых в статье компетенций представляет собой многоступенчатый процесс, который основывается на знаниях, умениях, навыках, приобретаемых при изучении всех химических дисциплин, предусмотренных учебным планом, действующим в вузе. Изучение каждой дисциплины химического цикла (общая и неорганическая, органическая, аналитическая, физическая, прикладная химия и т. д.) помимо лекционного курса включает лабораторный практикум, где происходит усвоение нового знания на более высоком уровне, через этап материализованного действия. В ходе освоения практикума студенты приобретают практические умения и навыки

В процессе формирования исследовательских компетенций, когда происходят переход от учебного исследования к научному, сближение методов обучения с методами изучаемой науки, важную роль играет введение элементов проблемного подхода в лабораторные практикумы по некоторым химическим дисциплинам.

ных. Все это должно находить отражение в отчетах по лабораторным работам. Так проходит первоначальный этап освоения элементов структуры учебно-исследовательской деятельности, уровень владения которыми можно проконтролировать при защите лабораторных отчетов.

Важное место в процессе освоения этой структуры, а также в овладении ОПК-6 на базовом уровне помимо лабораторных практикумов по всем химическим дисциплинам занимает курс «Техника лабораторных работ», в котором рассматриваются общие подходы к проведению химического эксперимента, синтезу, выделению и изучению химических веществ. В этом курсе студенты усваивают общие правила техники безопасности в химической лаборатории, знакомятся с разными видами лабораторного оборудования, химической

обращения с лабораторным оборудованием посудой, приборами, а также с классифика-

ДИСКУССИЯ 4

журнал научных публикаций Щ

цией, маркировкой, правилами хранения химических реактивов. Студенты приобретают навыки простейших химических операций: фильтрование, перекристаллизация, экстракция и т.д. Контроль результатов овладения ОПК-6 при изучении данной дисциплины осуществляется с помощью таких оценочных средств, как тестирование и защита отчетов по лабораторным работам.

Важный вклад в процесс дальнейшего освоения студентами структуры исследовательской деятельности вносит теоретический курс «Основы научно-исследовательской деятельности в области естественнонаучного образования», при изучении которого студенты знакомятся с основами методологии научного исследования4, рассматривают основные понятия и термины, элементы и этапы научного исследования в области естественнонаучных дисциплин, в основном, на примере химии. Большое внимание уделяется формированию первоначальных навыков работы с научной литературой и сбора научной информации, а также правилам оформления научных студенческих работ. Изучение этой дисциплины вносит необходимый вклад в формирование СПК-11 (способность осуществлять поиск химической информации в текстовых и электронных источниках). Уровень владения этой компетенцией можно проконтролировать при проверке рефератов и представлении студентами устных докладов, сопровождаемых мультимедийной презентацией, по самостоя- _ тельно выбранной теме из области химии.

В процессе формирования исследовательских компетенций, когда происходят переход от учебного исследования к научному, сближение методов обучения с методами изучаемой науки, важную роль играет введение элементов проблемного подхода в лабораторные практикумы по некоторым химическим дисциплинам. Об опыте формирования исследовательских компетенций при изучении

Приобретенные студентами опыт научного исследования, оформления и представления его результатов, а также навыки научного химического эксперимента, безусловно, будут востребованы в их будущей работе по организации и сопровождению исследовательской деятельности школьников по химии.

«Химии окружающей среды» нами сообщалось ранее5. Но проблемный подход возможен и применяется нами при изучении таких дисциплин, как «Прикладная химия», «Анализ пищевых продуктов», «Агрохимия», «Физико-химические методы анализа», «Химия ВМС» и др. В лабораторном практикуме по данным дисциплинам студенты могут проводить исследования, объектом которых являются не абстрактные химические вещества, не специальные «реактивы из банок», а реальные, натуральные объекты. Например, можно исследовать химический состав продуктов питания, различных образцов воды, воздуха и почвы, минералов, удобрений, растений, промышленных, строительных и отделочных материалов и т.д., причем это исследование иногда приводит к результатам, которые не могут быть предсказаны заранее. Важно, что при проведении этих исследований студенты могут применить освоенные ими ранее элементы структуры исследовательской деятельности, приемы и методы исследования, например, методы физико-химического анализа, для выяснения состава конкретных объектов, которые ранее не были изучены. На наш взгляд, это значительно повышает интерес студентов к работе, их мотивацию к изучению химии. Кроме того, подобного рода исследования впоследствии могут быть успешно адаптированы и к школьным условиям. При выполнении работ такого типа у студента развиваются умения самостоятельно формулировать цели и задачи исследования, выдвигать гипотезы, обосновывать выбор метода, проводить химический эксперимент, делать анализ и обобщение полученных данных, наконец, самостоятельно формулировать выводы.

Завершающий этап формирования исследовательских компетенций начинается с выполнения курсовой работы, которая впоследствии перерастает в выпускную квалификационную (дипломную) работу.

Именно на этом этапе студент приобретает собственный опыт научного исследования и может продемонстрировать уровень владения всеми компетенциями, связанными с научно-исследовательской деятельностью в области химии. Студенты, обучающиеся на нашей кафедре, имеют возможность выбрать темы курсовых и дипломных проектов в области методики преподавания химии, и тогда проводят педагогический эксперимент в ходе педагогической практики. Если же они выбирают исследование в области химии, то имеют возможность проводить эксперимент на базе учебно-научного центра (УНЦ), созданного в 1996 году на базе нашей кафедры и Иркутского института химии им. А.Е Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН). Деятельность УНЦ представляет собой пример плодотворного сотрудничества высшей школы и научно-исследовательского учреждения АН в деле подготовки будущих учителей химии6. Благодаря УНЦ студенты имеют возможность работать в химических лабораториях, принимая участие в синтезе и установлении структуры новых органических соединений, используя экспериментальную базу современного исследовательского института под руководством высококвалифицированных научных сотрудников. Справедливости ради нужно отметить, что тематика этих работ находится в русле основных научных направлений ИрИХ СО РАН и носит узкоспециальный характер. Однако приобретенные студентами опыт научного исследования, оформления и представления его результатов, а также навыки научного химического эксперимента, безусловно, будут востребованы в их будущей работе по организации и сопровождению исследовательской деятельности школьников по химии.

Таким образом, предлагается один из возможных подходов к реализации требований ФГОС ВО нового поколения, который позволяет будущим учителям химии овладеть структурой исследовательской деятельности (учебной и научной) при изучении ряда химических дисциплин, и тем самым способствует формированию иссле-

довательских компетенций в процессе профессиональной подготовки учителей химии. 'jjjj

Литература

1. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования (ФГОС ВО) по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) [Электронный ресурс]: [утвержден приказом № 91 Министерства образования и науки Российской Федерации от 9 февраля 2016 г.]. URL: http://fgosvo.ru/ uploadfiles/fgosvob/440305.pdf (дата обращения: 3.04.2016); Приказ Министерства образования и науки РФ от 9 февраля 2019 г. № 91 «Об утверждении Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) (уровень бакалавриата)» [Электронный ресурс]: [зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 2 марта 2016 г., регистрационный № 41305]. URL: http://www.edu.ru/db/mo/Data/ d_16/m91.html (дата обращения: 03.04.2016).

2. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования [Электронный ресурс]. URL: http:// www.edu.ru/db/mo/Data/d_12/m413.pdf (дата обращения: 3.04.2016); Приказ от 29 декабря 2014 г. № 1645 «О внесении изменений в приказ Министерства образования и науки РФ от 17 мая 2012 г. № 413 "Об утверждении федераль-нго государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования"» [Электронный ресурс]. URL: http://www.edu.ru/ db/mo/Data/d_12/m1645.pdf (дата обращения: 03.04.2016).

3. Новиков А.М., Новиков Д. А. Методология научного исследования. М.: Либроком, 2010. 280 с.

4. Евстафьева И.Т. Подготовка будущих учителей химии к организации исследовательской деятельности школьников // Инновационная наука. 2016. № 2, ч. 4. С. 52-56.

5. Евстафьева И.Т., Шкурченко И.В. Из опыта организации научно-исследовательской работы школьников по химии // Актуальные вопросы науки третьего тысячелетия: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Стерлитамак,

9 февр. 2015 г. Стерлитамак: РИЦ АМИ, 2015. С. 41-43.

6. Чернов Н.Ф. Роль научно-исследовательской работы студентов в создании мотивов изучения

химии // Проблемы и перспективы развития химического образования: тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. пед. унта, 2002. С. 73-74.

FORMATION OF SCIENTIFIC AND RESEARCH COMPETENCES FOR CHEMISTRY TEACHERS

I.T. Evstafyeva, Candidate of Chemistry, Docent, I.V. Shkurchenko, Candidate of Chemistry, Docent, The department of natural sciences, Pedagogical Institute, Irkutsk State University, Irkutsk, Russia, irina-evstafeva00@rambler.ru, godwithme16@yandex.ru

The obligatory component of professional training of pedagogical worker, in this case - chemistry, according to the Federal state educational standard of the new generation, is a skill of research activity. Only after getting exact competences a teacher can form skills of research activity as a universal method of understanding and development of reality for students. The article offers one of possible competences' formation ways for pedagogical universities' students of chemistry; it is conditioned by requirements of Federal state educational standard of higher professional education with a specialty 44.03.05 "Pedagogical education (with two profiles of training). The special attention is paid to formation of the competence PC-12 (Professional Competence; ability to guide scientific and research activity of students) taking into account chemical disciplines'specificity, and also GPC-6 (General Professional Competence; preparedness to provide security of life and health of students); that is very important for chemistry studying. It is shown that formation of these competences requires support and additions as Special Professional Competences (SPC); chemical research is impossible without these competences. The authors offer definitions of corresponding SPC, related to formation of skills in chemistry security, chemical information search, mastering methods of synthesis and chemical substances' analysis. The article shows a general way of these competences formation during a set of disciplines studying: "Technology of laboratory works", "Physical and chemical methods of research", "Basics of scientific and research activity in the field of natural sciences education", "Chemistry of environment", "Applied chemistry", "Foodstuff analysis", "Agricultural chemistry", "Chemistry ofpolymers".

Key words: Federal state educational standard of higher education activities, the structure of activities, research activity in chemistry, professional competence, professional competence, special professional competence, organization and support of educational and research activity of students.

References

1. Federal state educational standard of higher professional education (FSES) in the direction of training 44.03.05 Pedagogical education (with two profiles of training), approved by the order № 91 of the Ministry of education and science of the Russian Federation of 9 February 2016 (in Russian). Available at: http://fgosvo.ru/uploadfiles/ fgosvob/440305.pdf (accessed 3.04.2016); The order of the Ministry of education and science of the Russian Federation of 9 February 2019 № 91 "About the statement of Federal state educational standard of higher professional education on training direction 44.03.05 Pedagogical education (with two training

profiles) (undergraduate level)"(it is registered by Ministry of justice of the Russian Federation on March 2, 2016, registration No. 41305) (in Russian). Available at: http://www.edu.ru/db/mo/ Data/d_16/m91.html (accessed 3.04.2016). 2. Federal state educational standard of secondary (complete) General education (in Russian). Available at: http://www.edu.ru/db/mo/Data/d_12/m413 .pdf (accessed 3.04.2016); The order of 29 December 2014 No. 1645 amending order of the Ministry of education and science of the Russian Federation of 17 may 2012 № 413 "On approval of the Federal state educational standard of secondary (complete)

General education" (in Russian). Available at: http:// nikov po khimii [From experience of organization

www.edu.ru/db/mo/Data/d_12/m1645.pdf (accessed of scientific-research work of students in chemistry].

3.04.2016). Aktual'nye voprosy nauki tret'ego tysiacheletiia: sb.

3. Novikov A.M., Novikov D.A. Metodologiia statei mezhd. nauch.-prakt. konf. [Current issues nauchnogo issledovaniia [The methodology of science of the third Millennium: collection of scientific research]. Moscow, Librokom Publ., of papers of intl. sci.-pract. conf.]. Sterlitamak, RITs 2010. 280 p. AMI Publ., 2015, pp. 41-43.

4. Evstafeva I.T. Podgotovka budushchikh uchite- 6. Chernov N.F. Rol' nauchno-issledovatel'skoi raboty lei khimii k organizatsii issledovatel'skoi deiatel'no- studentov v sozdanii motivov izucheniia khimii sti shkol'nikov [Training of future teachers of chemi- [The role of the scientific-research work of students stry to the organization of research activity of school- in creating motives to study chemistry]. Problemy children]. Mezhdunarodnyi nauchnyi zhurnal «Innova- i perspektivy razvitiia khimicheskogo obrazovaniia: tsionnaia nauka» - International scientific journal Tez. dokl. Vseros. nauchno-prakt. Konf [Problems "Innovative science", 2016, part 4, no. 2, pp. 52-56. and prospects of development of chemical education.

5. Evstafeva I.T., Shkurchenko I.V. Iz opyta abstracts of all-Russian sci.-pract. conf.]. Irkutsk, Izd-organizatsii nauchno-issledovatel'skoi raboty shkol'- vo Irkut. gos. ped. un-ta Publ., 2002, pp. 73-74.