CC BY
32
Н.К. ГОРЧАКОВА,
Л.И. ИВАЩЕНКО
Некоторые аспекты активизации обучения химическим дисциплинам
Представлен опыт кафедры химии и технологии живых систем по активизации деятельности преподавателей и студентов в процессе изучения химических дисциплин и повышению качества образования.
Новые методы хозяйственной деятельности, используемые на современных предприятиях, требуют от будущих специалистов не только глубоких профессиональных знаний, но и умения их приобретать и обновлять. В связи с этим возрастает ответственность преподавателей высшей школы за качество подготовки специалистов. Отсюда - поиск новых прогрессивных методов преподавания, дальнейшее развитие учебно-познавательной деятельности, внедрение в практику новых активных методов преподавания. При этом образовательный процесс должен рассматриваться как система обучения на основе взаимосвязанного комплекса учебной, практической и общественной деятельности. Под этой системой понимается продуманная и тщательно разработанная координация средств, форм и методов обучения. Изменения в подготовке будущих специалистов связанны с поиском новых эффективных технологий преподавания, позволяющих от традиционного объяснительно-иллюстративного типа обучения перейти к активному развивающему, основанному на творческо-поисковой деятельности не только преподавателей, но и студентов. Особенностью такого подхода является то, что знания передаются преподавателями не в готовом виде, а приобретаются, «добываются» студентами в процессе их активной деятельности.
Чтобы «школа памяти» уступала место «школе мышления», необходимо использовать элементы проблемности при чтении лекций, проводить учебные занятия в диалоговом режиме, продумать перечень активизирующих аудиторию вопросов, привлекать студентов к подготовке рефератов, докладов, конкурсов на злободневные темы с последующим их обсуждением [1, 6].
При этом важнейшей педагогической задачей является активизация самостоятельной работы студентов и развитие их творческих способностей.
Самостоятельная работа студентов становится важнейшим элементом учебной деятельности, но в связи с этим возрастают и требования к педагогическому мастерству преподавателей, их умению направлять учебно-познавательную деятельность студентов.
На кафедре химии и технологии живых систем накоплен большой опыт использования методов активного обучения в процессе изучения таких дисциплин, как общая и неорганическая, аналитическая, физическая и коллоидная химия [2]. Большую роль в этом процессе играет применение методов текущего, рубежного и итогового контроля знаний студентов.
В решении научных экологических проблем дисциплины естественно-научного цикла (прежде всего химия) занимают особое место. Большинство явлений, сопровождающих жизнь человека, представляют собой разнообразные физико-химические либо биохимические процессы. Подавляющее количество вредных выбросов промышленных и сельскохозяйственных предприятий, особенно металлургических производств, тепловых и атомных электростанций, транспорта являются продуктами различных химических реакций - окислительно-восстановительных, ионно-обменных, реакций комплексообразования. Все они приводят к нежелательным сдвигам природных равновесий, нарушая ход естественного биогенного круговорота, в результате чего хозяйственная деятельность становится опасной для самого человека. И в то же время именно химические науки и методы химии способны найти ключи к решению многих общечеловеческих проблем: это и методы контроля состояния объектов окружающей среды, и способы отчистки воздушного и водного бассейнов, и способы переработки всевозможных отходов.
Уникальными возможностями для установления взаимосвязи различных явлений в биосфере обладает такая наука, как физическая и коллоидная химия. Завершая базовое общехимическое образование, она позволяет раскрывать сущность, выявлять закономерности протекания различных технологических процессов и выбирать наиболее благоприятные условия для их практического осуществления.
Существенные возможности в плане активизации преподавания предоставляются при постановке и модернизации лабораторного практикума по физической и коллоидной химии. Именно эта дисциплина знакомит студентов с научно-практическими основами пищевых технологий, методами очистки воды и воздуха, утилизацией отходов. Полученные знания и умения позволят будущим специалистам прогнозировать экологические последствия своей деятельности, научат принимать адекватные решения для снижения экологического ущерба.
На практикуме по коллоидной химии студенты изучают поверхностное натяжение, поверхностную активность и реологические свойства различных спиртов, белков, полисахаридов, водных экстрактов мыльного корня, сои, альгинатов, моющих средств и красителей. Адсорбцию различных органических и неорганических веществ исследуют как на образцах активированного угля, так и на природных сорбентах Приморского края. Здесь же проводят работы по моделированию процессов очистки природных и сточных вод пищевых производств от механических и коллоидных примесей. Большой интерес вызывают у студентов работы по стабилизации или разрушению различных пищевых эмульсий и гелей; по солюбилизации органических веществ и осветлению вин коагуляцией; пенообразование и пеногашение; процессы высаливания и коацервации высокомолекулярных соединений.
На лекциях и лабораторных занятиях по коллоидной химии при рассмотрении свойств ПАВ уместны вопросы такого характера:
1. Какие физико-химические процессы лежат в основе стирки белья?
2. При приготовлении какой пищи наиболее ярко проявляется важнейший процесс, происходящий при образовании растворов ВМС?
3. Какие пищевые продукты являются дисперсными системами?
В итоге после непродолжительной дискуссии студенты с гораздо
большим интересом рассматривают такие явления, как адгезия, смачивание, эмульгирование, пенообразование и флотация. Аналогичные вопросы заметно оживляют восприятие непростого материала.
При чтении лекций по химическим дисциплинам преподаватель должен как можно чаще обращать внимание на проблемы экологии, опираясь при этом на телевизионные сюжеты и материалы прессы, тем более что сообщения о кризисных ситуациях или экологических катастрофах различного масштаба стали уже привычными. На лабораторных занятиях целесообразно увеличить количество заданий на выявление причинноследственных связей. Наиболее наглядной системой с огромным набором элементов и связей, а также состояний этих элементов (таких как температура, соленость, плотность и др.) является Мировой океан. Лабораторное занятие «Загрязнение вод Мирового океана» проводят следующим образом: студенты предварительно собирают информацию о типичных загрязнениях Мирового океана, систематизируют ее по видам загрязнения и влиянию токсикантов на организм человека; далее проводят эксперимент, моделируя экосистему «морское побережье», наблюдают возможные последствия различных загрязнений, сопровождая соответствующими комментариями.
При этом экосистему рассматривают в системе причинно-следственных связей, которые приводят к глобальному пониманию происходящего: нефтяная пленка на поверхности океана ^ нарушение процессов газообмена (повреждение защитных покровов гидробионтов) ^ отравление ^ гибель многих животных ^ нарушение пищевой цепи ^ сокращение биоразнообразия ^ снижение саморегулирующей способности в экосистеме океана ^ нарушение процесса фотосинтеза ^ накопление углекислого газа ^ изменение климата планеты [2, 3].
Во время чтения лекций по общей и неорганической химии при изучении свойств растворов уместно акцентировать внимание на процессах гидролиза и электролитической диссоциации, поскольку благодаря этим явлениям формируется состав водных источников (океанических и пресных вод), а также обеспечивается метаболизм процессов в живых организмах. Содержание следующих вопросов на лекции способствует усвоению этого материала:
1. Имеет ли гидролиз отношение к специфическому составу морских вод?
2. Почему HCOз и Ш32" являются самыми распространенными компонентами пресных и соленых вод?
3. В какой форме химические элементы находятся в водных источниках и живых организмах?
Другой прием активизации: в конце лекции по наиболее важным темам курса задаются по 1-2 контрольных вопроса, ответы на которые даются студентами в письменном форме. На следующей лекции анализируются ошибки. При этом поток студентов разбивается на несколько групп (2-3), которым дают самостоятельное задание. Например, по теме «Строение атома» используются следующие задания:
1. Определите количество орбиталей, для которых главное квантовое число равно трем. Укажите значения главного, побочного и магнитного чисел для каждой из этих орбиталей.
2. Какие из перечисленных ниже обозначений атомных орбиталей не имеют смысла?
Современный этап высшего образования включает в себя, помимо традиционных естественно-научных дисциплин, ряд новых, например экологические курсы и «Концепции современного естествознания».
Известно, что экологические дисциплины рассматривают глобальные общечеловеческие проблемы, возникшие в результате потребительского отношения человека к окружающей среде.
Непрерывное отслеживание развития научного знания и технических достижений, а также оперативное отражение новых фактов в преподавании дисциплин будут, несомненно, усиливать обучающий и воспитательный эффект. Так, например, в курсе коллоидной химии при характеристике растворов ВМС внимание аудитории заметно оживляется, когда на примерах «умных» полимерных гелей показано, что они достаточно плотно вошли в наш быт как наполнители гигиенических салфеток, детских подгузников, мягких стелек и т.д. Происходящие в многокомпонентных полимерах резкие и обратимые изменения объема в ответ на небольшие изменения параметров среды очень привлекательны для практической деятельности. Особый интерес модифицированные гели представляют в качестве носителей плохо растворимых в воде лекарственных веществ и биологически активных добавок.
На кафедре на лабораторных занятиях проводят исследования процессов очистки сточных вод пищевых производств адсорбционными методами с использованием образцов активированного угля, различных типов углеграфитовых материалов, а также природных сорбентов Приморья, в частности образцов цеолита уникального Чугуевского месторождения [4].
В последние годы получило развитие новое направление адсорбции - электроадсорбция, позволяющее управлять процессом отчистки и одновременно осуществлять регенерацию сорбента [5]. Отсутствие вторичного загрязнения, возможность многократного использования адсорбента без снижения его активности, а также низкие электрозатраты зарекомендовали электроадсорбцию как перспективный метод локальной очистки промышленных сточных вод и технологических растворов пищевых производств.
Элементы проводимых исследований находят отражение в лабораторных практикумах по экологии, физической и коллоидной химии. Студенты привлекаются к выполнению индивидуальных работ как реферативного, так и экспериментального характера, результаты которых ис-
пользуются в дипломных работах, публикуются в материалах научных конференций.
Ни один из методов активного обучения, применяемого в вузе, не является универсальным. Здесь важно сочетание традиционных форм с новыми методами, приемами и средствами обучения, что, несомненно, будет способствовать активизации творческой деятельности и студентов, и преподавателей.
Литература
1. Горчакова Н.К. Роль фундаментальных наук в формировании современного специалиста / Н.К. Горчакова, О.Н. Лукьянова, М.Ф. Ростовская, О.В. Реунова // Материалы региональной научно-методической конференции «Современные проблемы высшего образования в странах АТР». Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1999. 183 с.
2. Горчакова Н.К. Экологические знания как средство формирования личности студента / Н.К. Горчакова, Л.И. Ефименко, Ю.В. Приходько // Материалы региональной научно-практической конференции «Современная проблема высшего образования в странах АТР». Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1998. 319 с.
3. Горчакова Н.К. Непрерывное экологическое образование в экономическом вузе / Н. К. Горчакова, О. Н. Лукьянова, Т. В. Танашкина // Вторая межрегиональная научно-практическая конференция исследовательских и образовательных организаций: тез. докл. Астрахань, 2001. 201 с.
4. Иващенко Л.И. Применение адсорбции для очистки сточных вод рыбообрабатывающих предприятий / Л.И. Иващенко // Вестник ДВО РАН. 1994. № 1 (53). С. 62-64.
5. Лисицкая И.Г. Перспективы применения углеродных материалов разной пористой структуры для процессов электорсорбции органических веществ / И.Г. Лисицкая, Л.П. Лазарева, Н.К. Горчакова [и др.] // Химия и технология воды. 1990. т. 12. № 1. С. 3-6.
6. Рубинштейн С. Л. Основы общей психологии / С. Л. Рубинштейн. -СПб: Питер Ком, 1999. - 720 с.
© Горчакова Н.К., Иващенко Л.И., 2006 г.
