CC BY
45
Выводы:
1. Установлено, что в рассмотренном классе соединений категорически не рекомендуется пользоваться программой Chem0ffice2006 для расчёта logP, так как для метода, заложенного в ней, наблюдаются очень большие расхождения с экспериментом.
2. Методы Мангольда-Реккера и Мейлона хорошо воспроизводят значения logP и по сравнению с программными данными наиболее близки к эксперименту (Таблица 1).
3. Методы Мангольда-Реккера и Мейлона имеют практически идентичные статистические характеристики (уравнения 4-5).
4. Практичнее пользоваться методом Мейлона в расчётах logP. В нём, в отличии от метода Мангольда-Реккера, не надо учитывать огромное количество поправочных коэффициентов. Особенно быстро методом Мейлона рассчитывается logP, если известны экспериментальные точки соединения, подобного по структуре рассчитываемому.
5. Ни один из трёх рассмотренных методов не является универсальным для расчёта логарифма распределения физиологически активных веществ в системе н-октанол-вода. В будущем планируется развить оригинальную систему инкрементов для расчёта логарифма распределения физиологически активных веществ в системе н-октанол-вода.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Волькинштейн М.В. Биофизика. М.: Наука, 1988. 592 c.
2. Кантор Ч., Шиммел Р. Биофизическая химия. М: Мир, 1984. Т. 1. 336 с.
3. Раевский О.А. Дескрипторы водородной связи в компьютерном молекулярном дизайне // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2006. T.L. № 2. С. 97-107.
4. Рубин А.В. Биофизика. М.: Книжный дом «Университет». 1999. Т. 1. 448 с.
5. Труды Второй Международной конференции «Химия и биологическая активность кислород- и серу-содержащих гетероциклов» / под ред. д-ра хим. наук В.Г. Карцева. М.: IBS PRESS. 2003. Т. 1. С. 43-58.
6. Dearden J.C. Environ. Health Perspect., 1985, v. 61, p. 203.
7. Hansch C., Fujita T. // J. Am. Chem. Soc. 1964. 86. Р. 1616.
8. Mannhold R., Rekker R.F. The hydrophobic fragmental constant approach for calculating log P in octanol/water and aliphatic hydrocarbon/ water systems // Perspective in Drag Discovery and Design. Netherlands: Kluwer Academic Publishers. 2000. №18. P.1-18.
9. Van der Waterbeemd H., Testa P. Adv. Drag Res., 1987, v. 16, p. 85.
10. William M. Meylan and Philip H. Howard Estimating logP with atom/fragments and water solubility with logP // Perspective in Drag Discovery and Design, 19: 67-84, 2000.
О.Н. Лазутина
ПРОФИЛЬНОЕ ОБУЧЕНИЕ УЧИТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЙ ХИМИИ
Химия, с древних времен и до наших дней, является социальной наукой, призванной удовлетворять растущие потребности каждого человека и всего человечества. С развитием фундаментальной химии, отдельные ее области стали в значительной степени самостоятельными науками, но при этом объединены единой логикой, стратегическими направлениями развития и общими проблемами.
Химии присуща определенная двойственность, что и в современном мире придает химическим реакциям оттенок магического волшебного превращения. С одной стороны, химия наука точная и имеет дело с определенные молекулами, из которых состоят вещества существующие внутри нас, вокруг нас и для нас. Это делает знание науки химии всем нам доступным и необходимым. С другой стороны, химия наука абстрактная, изучающая мельчайшие частички, которые
порою не видно даже в самый мощный микроскоп. Поэтому, изучение химии часто не простая задача и для школьников и для студентов. Если не возникает интерес, то все что изучается становиться непонятным, ненужным и скучным.
Преподавателю химии важно, чтоб во время занятий студенты использовали свой собственный жизненный опыт, индивидуальное мышление и воображение. В тоже время в предыдущих работах [1, 5] подчеркивалось, что для успешной профессионально-педагогической (профильной) подготовки будущих учителей технологий химии необходимо ориентировать систему преподавания непрофильного предмета в направлении практической реализации полученных знаний. В данном аспекте для студентов педагогических специальностей наибольшее значение имеет изучение прикладной органической химии. Именно данный фактор послужил основой для создания альтернативной схемы изучения теоретического материала по предмету (рис. 1), согласно которой студенты имели возможность изучать вещества, с которыми они сталкиваются каждый день и связанными с их будущей профессиональной направленностью. Эффективность предложенной схемы была подтверждена в ходе поискового эксперимента [5].
ВЕЩЕСТВО ИЛИ МАТЕРИАЛ
рассматриваются их виды и классификации
ПРИМЕНЕНИЕ
рассматривается область применения, способы применения того или иного вида материала
СВОЙСТВА
рассматриваются характеристики, которыми характеризуется данное вещество или материал, физические и химические свойства (способность к тем или иным реакциям), соединений которые определяют свойства вещества или
материала
И
СОСТАВ
рассматривается наличие тех или иных элементов в структуре соединения
СТРОЕНИЕ
Рассматривается порядок соединения элементов соединения, наличие изомеров
Рис. 1
Альтернативная схема изучения органической химии.
В высших учебных заведениях, для которых химия является не профильным предметом и изучение происходит по индивидуальным учебным планам, основными организационными формами обучения, не зависимо от количества предусмотренных часов, являются лекции, лабаратор-но-практические занятия и самостоятельная работа. Традиционно подача нового материала происходит в форме лекционного объяснения, которое предполагает одновременное и равное изложение материала аудитории, и, хотя и не явно, поддерживается большинством печатных методических разработок. Недостатками данного метода являются отсутствие различий в занятиях и учета особенностей студентов. Поэтому, с целью формирования результативной, качественной системы обучения будущих учителей технологий химии целесообразным является привлечение студентов
к созданию вариантных лекций-презентаций с учетом будущей профессиональной направленности учителя технологий. Не секрет, что химия, как правило, «не любимый предмет» (то есть еще в школе что-то оказалось упущенным, не возник должный интерес предмету) и, идя на занятие слушатели, предвкушают монотонную работу с малопонятным учебным материалом. При этом, чем старше ученики, тем меньшее место занимаю социоигровые формы обучения, уступая место традиционным. Возвращение социоигровому подходу к обучению позволит изменить стереотипное восприятие химии.
Привлечение студентов к созданию и представлению лекций-презентаций является одним из видов социгрового стиля обучения, и позволит не только задействовать их в процесс получения знаний в виде игры «в учителя», а и позволит приобрести ценный опыт преподавания и общения с аудиторией, который им, несомненно, пригодиться в их будущей педагогической практике.
В работах посвященным социоигровым стилям обучения [2-4], авторы пришли к выводу, что все инновации в тех или иных направлениях объединяет общий смысл, который можно выразить одной и той же формулировкой - «в создании добротной педагогики, то есть в своем конечном пункте все направления сливаются воедино, и, каждое направление, по сути дела, является открытием современного варианта ранее известного». Данный парадокс, наблюдаемый во всех сферах культуры, описывал в своих работах еще в 19 веке немецкий философ В. Дильтей. В дальнейшем данное явление переросло в науку об искусстве понимания именуемую герменевтикой. Основой формирования герменевтических социоигровых подходов для решения проблем психодидактики послужили работы педагогов Е.Е. Шулешко, Е.Г. Самсонова, Л.К. Филякина., В.Н. Протопова к которым позднее присоединились А.П. Ершова и В.М. Букатов. Основным достигнутым результатом поисков стала возможность выражения учащимися себя в образе самоизбранного действующего лица. Данные идеи нашли отклик и в моем собственном педагогическом опыте и были взяты за основу для создания ниже следующей педагогической вариации и последующих научно-практических исследований.
Поставив перед собой цель повысить эффективность изучение процесса освоения химии путем использования альтернативной схемы изложения материала в виде лекций-презентаций, я попыталась задействовать студентов в творческий процесс поиска информации, организовать их внимание и создать дружескую атмосферу на занятии.
Гипотеза исследования заключалась в том, что работу над лекциями будет стимулировать интерес студентов к определенным веществам или материалам, а это, в свою очередь, предусматривает поиск и приобретение ими определенных знаний и поможет пониманию их практической ценности.
Главной задачей организации деятельности студентов являлось обеспечение полноты, и насыщенности всего времени обучения, обеспечение изучения нового материала, повторения пройденного и углубления имеющихся знаний, сохранив положительные эмоции от занятий. Основным принципом, которым я руководствовалась для решения данной задачи, являлась теория взаимодействия П.М. Ершова, который гласит, что кто наступает (у кого инициатива), тот, в основном, добывает информацию, а тот, кто обороняется - выдает. Согласно данной теории необходимо не злоупотреблять формулировками «должны усвоить», «должны запомнить», «должны выполнить», а организовать учебный процесс так, чтоб то, что было намечено, было усвоено и выполнено. Для такой организации необходим разнообразный материал, разные формы коллективной работы, критерии и способы контроля которые могли бы использовать как преподаватель, так и студенты.
Таким образом, для организации упорядоченного контролируемого поиска и передачи учебной информации студентами, необходимо было разрешить следующие задачи:
- организовать творческую самостоятельную исследовательскую деятельность студентов;
- использовать разнообразные формы и методы практических работ;
- установить контакт между студентами.
Пользуясь удачным опытом авторов [6], как эффективный способ организации и создания структурированной системы передачи информации для аудиторной и самостоятельной работы использовался метод проектных технологий (табл. 1), суть которого состоит в объединении академических знаний с прагматичными.
Таблица1
Деятельность в процессе освоения учебного материала в форме лекций-презнтаций
Этап деятельности Вид деятельности
Поисковый определение темы лекции, с которой будет работать студент или группа студентов; подготовка проблемных вопросов студентами, не задействованными в подготовке лекции; постановка цели лекции в рамках выбранной темы преподавателем;
Аналитический планирование и построение алгоритма работы; анализ имеющейся информации; поиск оптимального способа достижения цели лекции;
Практический выполнение запланированных действий;
Презентационный подготовка и представление лекции;
Контрольный анализ результатов и оценка качества презентации
Рассмотрим детальней каждый из этапов деятельности.
На начальном, поисковом этапе деятельности, необходимо определить, сколько студентов будет работать над предложенной преподавателем темой: один, в паре или группой. Разумеется это зависит от того насколько обширна тема и сколько лекций необходимо для того чтоб полноценно рассмотреть весь материал. Как пример, ниже представлен фрагмент набора рекомендуемых тем для изучения органических соединений (табл. 2).
Таблица 2
Фрагмент тем лекций для изучения классов органических соединений
Тема лекции Соединения, которые рассматриваются Рекомендуемое кол-во студентов / кол-во лекций Соответствующий раздел программы трудового обучения
Природные источники углеводородов нефть и газ, топлива Алканы 1/1 Энергетические средства, виды энергии
Пластмассы Каучуки Алкены, алкадиены 2/2 Конструкционные материалы
Вещества для ускорения созревания плодов Алкены 1/1 Технология выращивания растений
Каучуки Синтетические волокна Автогенная сварка Алкины 2/1 Конструкционные материалы Конструирование
Клеи Непредельные соединения, ВМС 2/1 Конструирование
Волокна Целлюлоза, ВМС 2/1 Конструкционные материалы
Инсектициды Арены, фенол 1/1 Технология выращивания растений
Моющие средства Соли высших жирных кислот, ПАВ 1/1 Рациональное ведение домашнего хозяйства
Красители Кетоны и альдегиды, арены, гетероциклы 2/1 Отделка изделий
Фитопрепараты Спирты, углеводы, карбоновые кислоты, эфиры, альдегиды 2/1 Выращивание лекарственных растений
Химия и еда Состав продуктов Белки, липиды, углеводы 2/2 Сбалансированное питание
Витамины, минеральны вещ-ва, пищевые добавки еКарбоновые кислоты, эфиры, многоатомные спирты 2/2 Технология приготовления пищи
Растительные масла и жиры Сложные эфиры высших жирных кислот 1/1 Технология приготовления пищи
На данном этапе очень важна мотивация, поэтому задача преподавателя акцентировать внимание аудитории на необходимости и ценности информации для их профессиональной деятельности, а также в повседневной жизни. Следующим важным моментом является информационное обеспечение студентов участвующих в создании лекции-презентации. На данном этапе также подключается преподаватель, давая рекомендации к использованию определенных научных и периодических изданий, в частности Интернета. И, как дополнительный информационно-мотивацион-ный фактор, студентам не участвующим в создании лекции-презентации предлагается задать интересующие их вопросы по данной теме и адресовать докладчикам, готовящим материал. Как вариант, преподаватель также может поставить ряд ключевых вопросов и адресовать их всей аудитории.
Следует отметить, что материал, выносимый на рассмотрение, предполагает наличие удовлетворительного базового (школьного) уровня подготовки по предмету. Основной целью изучения химии студентами является расширение кругозора, закрепление полученных знаний и приобретение навыков их практического применения.
На аналитическом этапе происходит общий сбор информации по теме, в результате которого формируются основные мысли, темы и подтемы лекции. Возможно и возникновение недостатка материалов, особенно при поиске ответов на поставленные на предыдущем этапе вопросы. Это дает возможность взглянуть на имеющуюся информацию под углом нерешенных проблем и учит анализировать, сравнивать и обобщать информацию, планировать дальнейшую деятельность. Студентам предлагается в качестве основы для построения алгоритма изложения материала схема, проиллюстрированная на рис. 1. Пример последовательности представления учебного материала по теме «Волокна» приведен на рис. 2.
ВОЛОКНА
_Ъ2._
ПРИРОДНЫЕ ВОЛОКНА
- растительного происхождения (хлопок, лен, пенька);
- животного происхождения (шерсть, шелк);
- минерального происхождения (асбест).
_Ъ2_
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА
- гидратцеллюлозное (вискозное, медноаммиачное);
- триацетатное.
л
СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
- полипропиленовое;
- поливинилхлоридное;
- полиакрилонитрильное;
- поликапроамидное;
- полиэтилентерефталатное
ПРИМЕНЕНИЕ
производство нитей, тканей, нетканых материалов
СОСТАВ И СВОЙСТВА
Растительных волокон
Основное вещество растительных волокон - целлюлоза (далее рассматриваются свойства целлюлозы, ее строение, химические и физические свойства и.т.д.).
V
СОСТАВ И СВОЙСТВА
Рис. 2
Пример построения лекции-презентации на тему «Волокна».
В процессе практического этапа деятельности задача студентов состоит в обработке всех собранных данных и оформление их в форме лекции-презентации.
Презентационным этапом является процесс самой лекции, когда студенты демонстрируют результаты своей поисковой, творческой и аналитической деятельности, умение публично выступать и работать с аудиторией. Данная составляющая аудиторной роботы способствует развитию и совершенствованию коммуникативных способностей (умению вести дискуссию, выслушать мнение собеседника, отстаивать свою точку зрения).
Заключительным контрольным этапом работы является анализ и оценка работы каждого студента отдельно и в группе. При оценке презентации учитываются: 1) полнота раскрытия материала; 2) креативность, оригинальность презентации; 3) логичность изложения материала; 4) умение заинтересовать слушателей и реагировать на вопросы.
Распределение обязанностей между студентами и преподавателем обобщено и представлено в табл. 3.
Таблица 3
Распределение обязанностей между участниками лекций-презентаций
Преподаватель Студенты
Обеспечивает информационными материалами Консультирует Дополняет Контролирует Выбирают тему лекции Подбирают материал Работают над созданием лекции Представляют лекцию, обсуждают материал Задают и отвечают на вопросы
Для оценки своей организационной деятельности, а также результативности усвоения знаний с определенным промежутком проводились контрольные работы, результаты которых продемонстрировали высокий уровень знаний во всех группах студентов относительно первичного оценивания (табл. 4).
Таблица 4
Результаты успеваемости студентов
Контрольные работы Степень усвоения материала, %
Неудовлетворительно Соответствует минимальным критериям В целом правильное выполнение, но с ошибками Правильное выполнение
Контрольная работа для проверки уровня школьных знаний 28,6 31,4 36,5 3,5
Контрольная 1 9,2 30,2 49,4 11,2
Контрольная 2 6,4 28,4 52,8 12,4
Контрольная 3 4,1 22,1 60,2 13,6
Контрольная 4 3,8 16,7 64,1 15,4
Итоговая контрольная 3,7 16,6 64,6 15,1
Средний результат 5,44 22,80 58,22 13,54
Анализируя приведенные данные, видим, что с использованием описанного подхода удается повысить успеваемость. При этом с каждой новой лекцией в процесс познания химии вовлекается все больше студентов и результат все более желанный. К сожалению, представленные цифры в таблице не демонстрирую, как оживляется аудитория, «загораются» по-детски глаза, смолкают разговоры и, отдельные студенты, которые поначалу скорее мешают работе, вовлекаются в процесс добычи знаний. Разумеется, полученный результат не позволяет останавливаться на достигнутом, и требует дальнейшей работы в данном направлении. Полученными результатами я не стремлюсь к распространению использованного мной подхода, а скорее призываю остальных поделиться подобным опытом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Бачювський 1.П., Вишневська Л.В., Решнова С.Ф. Методичш вказшки по призначенню [ використан-ню оргашзацшних форм процесу навчання у вуз1 // Метода: Зб1рник наукових [ методичних статей. Кив: ТОВ "Мгжнародна фшансова агенцш", 1997. Вип. 2. С. 4-6.
2. Букатов В.М., Ершова А.П. Нескучные уроки физики, математики, географии, химии и биологии: пособие по социоигровой педагогике. К.: Изд-во Дом «Шкшьний свгг»: Изд. Л. Галицина, 2006. 128 с.
3. Ершов П.М., Ершова А.П., Букатов В.М. Общение на уроке, или режиссура поведения учителя. 2-е изд., перераб. и доп. М., 1998. 336 с.
4. Ершов П.М. Искусство толкования: в 2-х кн. М., 1997. Кн. 1. 349 с.; Кн.2. 608 с.
5. Лазутша О.М. Особливосп формування понятшного апарату оргашчно! хiмil // Збiрник наукових праць Бердянського державного педагопчного ушверситету (Педагогiчнi нау-ки). № 1. Бердянськ: БДПУ, 2010. С. 114-119.
6. Профшьне навчання хiмil / упоряд. Г. Мальченко. К.: Изд. Дом «Шкшьний свт>: Изд. Л. Галицина, 2005. 128 с.
Д.В. Пивоваров, О.П. Ткаченко, П.П. Исаев
ПРИМЕНЕНИЕ ИДЕИ АДДИТИВНОСТИ ВКЛАДОВ ФРАГМЕНТОВ МОЛЕКУЛ ПРИ РАСЧЕТЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В QSAR МЕТОДАХ
Токсичность химических веществ может быть смоделирована в QSAR совокупностью одного (нелинейная комбинация) или нескольких дескрипторов, которые отражают механизм проникновения и действия веществ. Ярким примером является явная электрофильность макромолекул, содержащих нуклеофильные группы О, NH и SH [1]. Для оценки lg(p) существует множество теоретических подходов. Теоретическая оценка и некоторые экспериментальные данные доступны в некоторых версиях ряда пакетов прикладных программ Chem3D Ultra 6.0. Возьмем, к примеру, ряд молекул, представляющих собой присоединяемые алкильные или ацильные заместители при синтезе замещенных адамантанов табл. 1. Компьютерная программа позволяет рассчитать искомую величину. Найдя экспериментальные данные по некоторым молекулам можно построить график корреляции расчетных значений, вычисленных методом наименьших квадратов, от экспериментальных данных рис. 1.
Таблица 1
№ nr1r2 lg(p)
Эксп. Расч.
а). 1-аминоадамантана
I NH3 , - -
II NH2CH3 -0,57 -0,65
III nh2ch2ch3 -0,30 0,00
IV NH(CH3)2 -0,13
V nh2coch3 -1,26 -0,71
VI NH2COCH2C1 -0,53 -0,57
