Изучение эффективности методической системы формирования обобщенных экспериментальных умений

УДК 378.02:372.8 ББК 74.265.7 Т 92

А.Т. Тхакушинова

ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОБОБЩЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УМЕНИЙ

Аннотация. В работе исследуется пути формирования обобщенных экспериментальноаналитических умений полифункционального и практико-ориентированного характера у студентов факультета естествознания университета в процессе изучения аналитической химии как необходимое условие их подготовки к профессиональной деятельности. Определены критерии оценивания сформированности экспериментальных умений. Полученные результаты позволяют утверждать об эффективности предложенной методической системы.

Ключевые слова: аналитическая химия, обобщенные экспериментальные аналитические умения, интегративно-модульный и личностно-деятельностный подходы, критерии сформированности обобщенных экспериментально-аналитических умений.

Tkhakushinova A.T.

Studying efficiency of methodical system of formation of the generalized experimental skills

Abstract. The paper examines ways of formation of the generalized experimental - analytical skills of multifunctional and practice-guided character in students of Natural Science Faculty of University during studying analytical chemistry as a necessary condition of their training for professional work. Criteria for evaluation of experimental skills are determined. The obtained results prove efficiency of the offered methodical system.

Key words: the analytical chemistry, the generalized experimental analytical skills, integrative-module and personal-activity approaches, criteria for formation of the generalized experimental - analytical skills.

Актуальность исследования определяется необходимостью формирования у студентов факультета естествознания университета обобщенных экспериментальных полифункциональных аналитических умений для их дальнейшей профессиональной деятельности, а также выделенными нами противоречиями в системе подготовки выпускников факультета естествознания:

- между снижением уровня химической подготовки выпускников школ, обусловленного различными причинами, и возрастающим объемом химических знаний и умений, которые необходимо освоить студенту университета в период обучения;

- между отсутствием конкурса при поступлении на факультет естествознания АГУ и необходимостью подготовки для Республики Адыгея достаточного количества специалистов-химиков, способных работать как в области образования, так и на производстве, НИИ и др.;

- между значительным сокращением часов, отведенных в учебном плане на изучение химических дисциплин в Государственном образовательном стандарте (ГОС) и большим объемом учебного материала, который должны усвоить студенты в процессе обучения;

- между универсальностью, общепрактической направленностью курса аналитической химии, его значимостью в системе подготовки химически и экологически грамотного специалиста-выпускника факультета естествознания, владеющего профессиональными умениями и практическими навыками, и неразработанностью методических основ изучения этого полифункционального курса в системе университетского естественнонаучного образования и др.

Вместе с тем Концепцией модернизации российского образования на период до 2010 года [1] ставится задача обновления профессионального образования на компетентностной основе путем усиления практической направленности профессионального образования при

сохранении его фундаментальности. Такое обновление образования должно сыграть ключевую роль в сохранении фундаментальной науки, развитии прикладных наук, необходимых для устойчивого развития российского общества [2].

Химическое образование является важной составной частью естественнонаучного образования и естественнонаучной, в том числе, экологической культуры, как интегральной характеристики личности. В системе высшего естественнонаучного образования аналитическая химия занимает очень важное место. К задачам данного курса в структуре университета относятся формирование и совершенствование навыков экспериментальной работы, отработка приемов и методов проведения анализа, составления плана исследования, развитие творческого химического мышления, умения применить полученные знания в нестандартных ситуациях. Обучение аналитической химии -промежуточный, преемственный этап становления профессиональной компетентности будущего специалиста химика, реализуемый в условиях образовательного пространства вуза, структурными единицами которого являются информационно-деятельностные поля конкретных учебных дисциплин.

С целью формирования обобщенных практико-ориентированных экспериментальноаналитических умений фундаментального и полифункционального характера у студентов факультета естествознания, как необходимого компонента их общепредметных компетенций, для повышения качества профессиональной химической подготовки выпускников нами разработана и внедрена в практику обучения аналитической химии в университете методическая система, основанная на интегративно-модульном (ИМП) и личностно-деятельностном подходах (ЛДП).

На факультете естествознания Адыгейского госуниверситета аналитическая химия изучается студентами биологического и химико-биологического отделений. Объём учебных часов, отведенных на данную дисциплину учебным планом, постоянно уменьшается. Курс аналитической химии изучается студентами по специальности «Химия с дополнительной специальностью биология» в течение 3 и 4 семестров (108 аудиторных часов), а студентами по специальности «Биология» только в течение 3 семестра (54 часа). Мы считаем, что такое количество времени, отводимое учебным планом на изучение аналитической химии, явно не соответствует той роли, которую этот курс играет в системе дисциплин химического и биологического циклов.

Предметные компетентности отражают сформированную у студента в процессе обучения конкретной учебной дисциплине связь между знаниевым компонентом и умением применять его к конкретным объектам. Применительно к аналитической химии можно выделить:

- компетентность в анализе химической системы и прогнозировании её свойств, которая проявляется не только в умении применять готовые схемы, знании уравнений реакций, но и в умении грамотно проанализировать систему и процессы в ней протекающие;

- компетентность в области методов химического анализа, которая проявляется не только в овладении теоретическими основами и практическими умениями использования конкретных методов, но и в умении грамотного выбора соответствующего метода, эффективного поиска необходимых методик для анализа конкретного объекта. Компетентность в области химического анализа, как и любая другая компетентность является результатом знаниевой (когнитивной), операциональной (способы деятельности) и аксиологической (ценностной) составляющих.

Экспериментальные умения и навыки являются необходимой составляющей профессиональной компетентности специалиста химика. В педагогике и психологии дается разное объяснение умениям и навыкам. Анализ дидактической и методической литературы показывает, что существуют различные определения этих понятий. С одной стороны, умения это как бы недоразвитые навыки, еще не достигшие автоматизма, выполняемые медленно и не совсем уверенно. С другой стороны, умениями можно назвать определенный

комплекс, в состав которого входят многие навыки и менее сложные умения. В любом случае умения формируются в деятельности и проявляют себя как способность человека к целенаправленной деятельности и являются важным качеством характеристики специалиста. Мы согласны с определением [3], что под обобщенными понимаются те умения, которые обладают широтой переноса и могут быть использованы при решении широкого круга задач, выходящих за рамки того предмета, при изучении которого состоялось их формирование, а также в практической деятельности. Нами выделены и классифицированы наиболее фундаментальные и полифункциональные группы умений, которые носят межпредметный характер и являются наиболее значимыми. Обобщенные умения, формируемы в курсе аналитической химии мы классифицировали на общелабораторные; основанные на знаниях химических реакций и свойствах веществ, применяемых в химическом анализе; интеллектуальные (в том числе расчётные) и организационно-коммуникативные.

Структурирование содержания курса аналитической химии проводилось на основе интегративно-модульного подхода [4, 5], предполагающего укрупнение дидактических единиц и его построение в виде взаимосвязанных и взаимодополняющих модулей, образующих единую систему. Интегративно-модульный подход, внедренный нами в учебный процесс, дает существенную экономию времени, которая направлена на усиление учебно-исследовательской деятельности, на усвоение знаний в действии. На основе ИМП произведен отбор содержания и структурирование курса АХ в виде модулей содержания (табл.1) на основе принципов научности, фундаментальности, минимизации, полифункциональности, экологизации практической ориентированности с выделением инвариантной и вариативной частей, определением набора обобщенных умений полифункционального характера.

Таблица 1

Структура курса аналитической химии

Модули курса аналитической химии для студентов отделения «Химия-биология»

Модуль 1 Теоретические основы АХ Модуль 2 Качественный химический анализ Модуль 3 Количественный химический анализ Модуль 4 Физико-химические методы анализа

Модульные единицы Модульные единицы Модульные единицы Модульные единицы

1.Основные теории и законы, применяемые в аналитической химии. 2.Положения теории растворов электролитов и закона действующих масс, применяемые в АХ. 3. Типы реакций и равновесий в химическом анализе. 1. Основные принципы качественного анализа. 2. Общие, групповые, специфические реакции. Типы аналитических сигналов, используемых в качественном анализе. 3.Химико-аналитические свойства ионов. Качественный анализ катионов и анионов 1. Теоретические основы количественного анализа. 2. Основы гравиметрического анализа. 3. Титриметрические методы анализа: кислотно-основное, редоксиметрическое, комплексиметрическое, осадительное 1. Оптические методы анализа. 2. Хроматографические методы анализа. 3. Электрохимические методы анализа. 4. Кинетические методы анализа.

Одной из задач нашего исследования является экспериментальная проверка эффективности предложенной методики обучения аналитической химии на основе интегративно-модульного и личностно-деятельностного подходов и сформированности в ходе этого обучения обобщенных умений полифункционального характера (рис.).

Критериями оценивания результатов обучения выступают: 1) качество

теоретических знаний, их функциональность - такое интегративное качество знаний, которое проявляется в умении студентами применять полученные теоретические знания в целях решения конкретных задач анализа и приобретении новых знаний; 2) умение проводить наиболее важные действия и операции, например, приготовление растворов,

взятие навески, осаждение, титрование и др.; 3) умение применять полученные знания в нестандартных ситуациях, при проведении научных исследований, при выполнении курсовых и квалификационных работ.

практическое

выполнение

11

ко

те

Комплекс

действий

---г

ние.

устный

опрос

характеристика: коэффициент усвоения кув

обобщенные

умения

тео

е

НИРС, выполнение

Набор

операций

Получение

результата

проектов,-курсовых новы работ

контроль: оценка ~1 результата,

^ определение ошибки, рациональность , точность, быстрота

ТУ"

КОНТРОЛЬ: защита проектов

КОРРЕКЦИЯ

контроль: |_

наблюдение, компонентный анализ

Рис.1 Схема процесса формирования обобщенных умений и оценка их сформированности

Процесс оценивания предполагает качественный анализ усвоенности знаний и умений на основе требований, обозначенных в современном государственном образовательном стандарте для данных специальностей по аналитической химии, методами, ведущими среди которых является пооперационная и поэлементная оценка; количественная оценка знаний и умений с использованием метода шкалирования на этапе диагоностики. Для этого выделены основные компоненты умений, подлежащие оцениванию. На их основе были разработаны и апробированы контрольные работы, тесты для компьютерного тестирования, используемые для исходного, текущего, промежуточного и итогового оценивания достижений каждого студента в процессе обучения.

В течение всего педагогического эксперимента (2003- 2008 г.г.) проводился мониторинг результатов обучения студентов аналитической химии (лонгитюдный эксперимент). Для определения уровня сформированности интеллектуально-поисковых умений по результатам контрольных работ рассчитывался коэффициент усвоения Кусв по методике Усовой [6]. Их значения позволяют судить об уровне овладения студентами важнейшими видами деятельности в области химического анализа (табл. 2).

Таблица 2

Учебный год 2004-05 2005-06 2006-07 2007-08

Кусв 0,613 0,740 0,814 0,820

Обработка результатов обучающего эксперимента показала, что уровень усвоения знаний, умений и навыков в экспериментальных группах имеет стабильный и достаточно высокий уровень значений Кусв

Таблица 3

Результаты титриметрического анализа по методу нейтрализации

Уч.год Отделение «Биология» Отделение «Химия-биология»

Значение жесткости % ошибки Значение жесткости % ошибки

2003-04 1,83 ± 0,12 6,55 2,08±0,16 7,69

2005-06 2,25±0,02 0,80 2,12±0,01 0,47

2006-07 2,26±0,02 0,79 1,86±0,01 0,54

2003-04 учебный год являлся доэкспериментальным. Сопоставление результатов полученных студентами, в ходе педагогического эксперимента, говорит о значительном повышении точности анализа (уменьшение дисперсности), что, в свою очередь, подтверждает положительное влияние нашей методической системы на прочное овладение студентами формируемых в ходе исследования умений.

Кроме оценивания знаний и умений студентов по результатам контрольных, практических работ, тестированию важно было проследить динамику изменения среднего балла, полученного на экзаменах по АХ, который в целом отражает уровень подготовки студентов по теоретическому и фактологическому материалу (табл. 4).

Таблица №4

Результаты сдачи экзаменов по аналитической химии студентами 2-х курсов

Критерии оценивания Учебный год

2003-04 2004-05 2005-06 2006-07 2007-08

3 сем 4 сем 3 сем 4 сем 3сем 4 сем 3 сем 4 сем 3 сем 4 сем

Качество успеваемости 32,1 81,4 52,4 58,0 65,2 82,0 78,2 83,0 76,5 76,5

Средний балл 3,5 4,0 3,4 3,8 3,8 4,0 3,9 3,9 3,9 4,0

Средний балл

Рис.2 Динамика изменения среднего балла

Одним из признаков эффективности учебно-познавательной деятельности студентов многие авторы считают степень самостоятельности студентов в процессе познавательной деятельности [7]. Наиболее важным и эффективным типом самостоятельной работы является, на наш взгляд, участие студентов в научноисследовательской работе. Это необходимое условие развития профессиональнотворческой самостоятельности будущего специалиста с ориентацией в перспективе на потребности рынка.

Для организации НИРС в течение ряда лет мы используем метод проектов. Тема проекта «Физико-химические методы анализа природных объектов Республики Адыгея» была выбрана из-за значимости её в плане экологизации курса аналитической химии. Этот проект удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым данной технологией. В качестве критериев оценивания проектно-исследовательской деятельности студентов мы используем такие показатели, как: выбор темы, постановка целей и задач, правильный подбор метода анализа для данного объекта, статистическая обработка полученных результатов, умение сделать грамотные выводы из них, качество презентации на защите работы. В осуществлении проекта участвуют студенты 1- 5 курсов факультета естествознания. Общая тема проекта включает в себя отдельные темы, над которыми работают группы, состоящие обычно из 2-3, иногда больше студентов. Ежегодно по результатам, полученным в ходе работы над проектом, студентами публикуется больше десятка научных статей, защищается от трех до пяти квалификационных работ. Общее количество квалификационных работ, защищенных под руководством автора, составляет за экспериментальный период более 20, опубликовано студенческих работ в рамках выполнения проекта - более 30. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности и перспективности предложенной методики формирования обобщенных экспериментальных аналитических умений.

Примечания:

1. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 г. Министерство образования Российской Федерации. - М., 2002г.

2. Рыжаков М.В., Кузнецов А.А. Российская система образования: состояние и перспективы // Стандарты и мониторинг в образовании. -2007. №1.- С. 3-20.

3. Герус С.А. Теория и практика рационализации процесса обучения химии в средней школе: Монография.- СПб.: Изд-во РГПУим .А.И.Герцена, 2003.- с. 160.

4. Литвинова Т.Н. Теория и практика интегративно-модульного обучения общей химии студентов медицинского вуза. - Краснодар, Издательство Кубанской государственной медицинской академии, 2001. -264 с.

5. Кузнецова Н.Е., Шаталов М.А. Проблемное обучение на основе межпредметной интеграции (На примере дисциплин естественнонаучного цикла): Учебное пособие. - СПб.: Образование, 1998. -78 с.

6. Усова А.В. О критериях и уровнях сформированности познавательных умений у школьников // Советская педагогика.- 1980.- №12.- С. 45-48.

7. Пидкасистый П.И.Организация учебно-познавательной деятельности студентов. Учебное пособие.- М.: Педагогическое общество России. 2004.- 112с.

References:

1. Conception of modernization of Russian education for the period until 2010. Ministry of Education of the Russian Federation. - M., 2002.

2. Ryzhakov M.V., Kuznetsov A.A. Russian system of education: state and prospects // Standards and monitoring in education. - 2007. No.1. P. 160.

3. Gerus S.A. Theory and practice of rationalization of the process of teaching chemistry at secondary school: Monograph. - SPb.: A.I. Gertzen RGPU, 2003. - P. 160.

4. Litvinova T.N. Theory and practice of integrative-module teaching general chemistry of students of medical higher institution. - Krasnodar, Publishing House of Kuban State Medical Academy, 2001. - 264 pp.

5. Kuznetsova N.E., Shatalov M.A. Problem teaching on the basis of interdiscipline integration (Disciplines of Natural Science cycle as an example): Educational Manual. - SPb.: Education, 1998. - 78 pp.

6. Usova A.V. On criteria and levels of formation of cognitive skills in pupils // Soviet Pedagogy. - 1980. -No. 12. - P.45-48.

7. Pidkasisty P.I. Organization of educational-cognitive activity of students. Educational Manual. - M.: Pedagogical Society of Russia. 2004. -112 pp.