БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ

опора на их неиссякаемые силы, вера в их способности. Через воспитание, в процессе воспитания только и можно эффективно и по-настоящему осуществить цели и задачи обучения математике.

Литература:

1. Панцева Е.Ю. Особенности организации и проведения вузовской лекции. В сборнике: Методические особенности преподавания дисциплин естественно-научного цикла в военном вузе. Сборник трудов. - Киров, 2020. - С. 40-45.

2. Панцева Е.Ю., Тойшева О.А., Шалугина Т.В., Снадченко С.В. Особенности математического образования в военном авиационном вузе. Проблемы современного педагогического образования. - 2017. -№ 56-6. - С. 208-216.

3. Шалугина Т.В., Шипицина Н.М., Хазова А.А. Влияние междисциплинарных, межпредметных связей на формирование личности обучающегося в высшей школе. Проблемы современного педагогического образования. - 2019. - № 65-4. - С. 276-280.

Педагогика

УДК 372.854

кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и методики преподавания химии Ширяева Ольга Юрьевна

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Оренбургский государственный педагогический университет (г. Оренбург); кандидат химических наук, доцент кафедры химии и методики преподавания химии Бахарева Светлана Владимировна

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Оренбургский государственный педагогический университет

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ

Аннотация. В статье рассмотрены основные биохимические понятия, которые изучаются в школьном курсе химии. Предложена теоретическая модель системы биохимических знаний обучающихся.

Ключевые слова: биохимические понятия, школьный курс химии, химический состав живых организмов, химические ферментативные реакции.

Annotation. The article deals with the basic biochemical concepts that are studied in the school chemistry course. A theoretical model of the system of biochemical knowledge of students is proposed.

Keywords: biochemical concepts, school chemistry course, chemical composition of living organisms, chemical enzymatic reactions.

Введение. Основным составляющим системы научных знаний у обучающихся являются научные понятия, формирование которых включается в процесс обучения, выполняет большую роль в научном познании и составляет логическую основу научных систем и теорий. В связи с этим совершенствование процесса формирования системы научных понятий у обучающихся школ является важной задачей процесса обучения, которое способствует повышению эффективности учебного процесса, качества и прочности знаний, а также сформированности научного мировоззрения [1, 7, 8].

Биологическая химия представляет собой науку о качественном составе, количественном содержании и преобразованиях в жизненных процессах соединений, образующих живую материю. Совокупность всех процессов синтеза и распада веществ в живых организмах осуществляется в постоянной взаимосвязи с окружающей. Важной особенностью живой материи является способность живой природы извлекать из окружающей среды энергию, преобразовывать ее и использовать для построения высших уровней организации, для выполнения физической работы и собственного биосинтеза. Познание химической организации живой природы, закономерностей ее функционирования обеспечивается синтезом знаний предметов естественно-научного цикла, прежде всего химии и биологии. В этом синтезе особое место занимает система биохимических понятий. Особенности развития современного общества приводят к все большей значимости биохимических знаний. В современных условиях биохимическим понятиям отводится важная роль, так как возникает повышенное внимание к здоровью человека. Биохимические знания всегда были представлены в содержании школьных предметов. Содержание биохимического материала в школьном курсе химии позволяет описать и объяснить на химическом уровне известные биологические явления, способствует формированию естественно-научного мировоззрения. В связи с развитием науки, определенными требованиями общества и образования происходит совершенствование их содержания и методики изучения. Следовательно, начальные этапы формирования биохимических понятий осуществляются в школьных курсах химии и биологии, что позволяет в дальнейшем использовать полученные знаниях при изучении биологической химии на более углубленном уровне в высшем учебном заведении [6].

Изложение основного материала статьи. Содержание школьного курса химии представлено определенным объемом химических знаний, которые являются важным звеном естествознания и необходимы для формирования целостного представления о мире. Биохимическое содержание в школьном курсе химии способствует развитию у обучающихся познавательных интересов к исследованию живых организмов; научному пониманию сущности Жизни; пониманию необходимости здорового образа жизни; способности применять полученные биохимические знания в повседневной жизни [1]. Основные биохимические понятия входят в состав фундаментального ядра содержания общего образования. Ранее биохимические знания были интегрированы и изучались постепенно. С введением ФГОС содержание школьного курса химии условно разделили на четыре раздела:

1. Теоретические основы химии.

2. Основы неорганической химии.

3. Основы органической химии.

4. Химия и жизнь.

Происходит перераспределение «центра тяжести» основных биохимических понятий. Так в разделе «Основы органической химии» изучаются функциональные органические соединения: спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры, амины, аминокислоты. Также дается представление о гетероциклических соединениях и азотистых основаниях. Появляется раздел «Химия и жизнь», в котором концентрируются основные биохимические понятия: Белки. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Жиры. Углеводы. Химия и здоровье. Рациональное питание. Калорийность пищи. Витамины. Лекарственные вещества. Вред, причиняемый наркотическими веществами.

В школьных программах, представленных разными авторами, распределение материала с биохимическим содержанием не позволяет обучающимся составить целостное представление о химических законах, характерных для живых организмов. Рассеянность биохимического материала приводит к потере его обобщающего значения по отношению к химическим знаниям. Наибольшее количество биохимических понятий в школьном курсе химии сосредоточено в программе старших классов. Согласно анализу школьной программы и учебников по химии 8-11 классов (О.С. Габриелян и др.), первое знакомство обучающихся с химическими понятиями биохимического содержания происходит в 8 классе, однако более подробно изучаются они в 9-11 классах. Основные биохимические понятия, изучаемые в школьном курсе химии представлены в таблице 1.

Таблица 1

Основные биохимические понятия в школьном курсе химии

Класс Биохимические понятия

8 Химические элементы в природе. Массовая доля химических элементов в веществе. Вода. Химическая реакция. Ферменты как биологические катализаторы. Фотосинтез. Гидролиз.

9 Химическая организация живой и неживой природы. Химические элементы в клетках живых организмов. Макро- и микроэлементы в клетках живых организмов. Органические вещества. Витамины. Гормоны. Ферментативный катализ. Минеральные вещества. Металлы в природе. Биологическая роль натрия, калия, кальция, магния, железа. Гемоглобин. Воздух как источник кислорода. Дыхание. Фотосинтез. Вода и ее биологическая роль. Биологическое значение неметаллов. Элементы - органогены. Роль галогенов в биохимических процессах живого организма.

10 Спирты одноатомные и многоатомные. Карбонильные соединения. Сложные эфиры. Жиры, гидролиз жиров. Глюкоза, фруктоза. Брожение. Полисахариды. Крахмал, ферментативный гидролиз. Целлюлоза. Амины. Аминокислоты заменимые и незаменимые. Белки, пептидная связь. Нуклеиновые кислоты. Ферменты. Пероксидаза, каталаза. Витамины. Гормоны. Инсулин, адреналин. Лекарства.

11 Химическая связь. Внутримолекулярная водородная связь и ее биологическая роль. Коллоидные дисперсные системы. Гидролиз органических соединений. Обратимый гидролиз АТФ. Ферменты как биологические катализаторы. Ферментативный катализ. Распространенность химических элементов в природе. Массовая доля химических элементов в веществе. Роль металлов и неметаллов в организме человека.

Основной объем материала биохимического содержания приходится на курс органической химии, а именно на завершающие этапы ее изучения. Школьный курс органической химии построен таким образом, чтобы подвести обучающихся к научному пониманию роли органических веществ в живых организмах. К таким веществам относятся белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Однако для понимания сложности этих соединений предварительно необходимо изучить другие классы соединений. Следовательно, в разделе «Основы органической химии» органические соединения изучаются по мере усложнения строения, т.е. от относительно простых соединений, например, углеводородов, до сложных соединений - белков и нуклеиновых кислот, которые представляют химическую основу живых организмов. Так для понимания белков нужно знать аминокислоты, нуклеиновых кислот - азотсодержащие гетероциклические соединения и моносахариды, жиров - сложные эфиры, углеводов - спирты, альдегиды, кетоны, посредством которых они характеризуются. Причем изучаются не только вещества, входящие в состав живых организмов, но и химические реакции, составляющие основу жизнедеятельности.

В процессе формирования научных понятий в них должно сохраняться основное ядро, которое на последующей ступени обучения будет развиваться, обогащаться. Следовательно, основываясь на принципе преемственности в обучении можно выделить три основных этапа формирования биохимических понятий в школьном курсе химии [3, 7]:

1. Этап накопления опорных знаний как основных элементов содержания биохимических понятий.

2. Этап концентрации элементов биохимического содержания и формирование на этой основе биохимических понятий.

3. Этап развития и интеграции биохимических понятий, совершенствование практических биохимических умений.

Формирование системы биохимических понятий осуществляется на основе интеграции циклов смежных дисциплин - химии и биологии. Интеграция в обучении необходима для устранения фрагментарности и мозаичности научных знаний обучающихся, обеспечивает усвоение ими единого знания, комплекта личностных человеческих ценностей. Результатом применения интегративного подхода при изучении естественно-научных дисциплин являются оптимизация учебно-воспитательного процесса, систематизация школьных знаний, формирование естественно-научной картины мира. Следовательно, обобщение биохимических понятий в школьном курсе химии и биологии может происходить несколькими путями [1, 2, 4, 5, 7]:

1. биохимические понятия начинают изучаться в курсе биологии, а затем углубляются в курсе химии, приобретая химическую основу (неорганические вещества живых организмов);

2. биохимические понятия начинают изучаться в курсе химии и углубляются в курсе биологии, приобретая биологическую составляющую (ферменты как биокатализаторы);

3. биохимические понятия развиваются параллельно в школьных курсах биологии и химии.

Для реализации межпредметных связей при изучении биохимических понятий в школьном курсе химии и биологии возможно использовать теоретическую модель системы биохимических знаний обучающихся, в которой предлагается выделить несколько разделов (блоков) биохимических знаний:

1. Блок знаний о веществах, входящих в состав живых организмов. В данном разделе изучается химический состав живых организмов - неорганические вещества (вода и минеральные соли) и органические вещества (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, биологически активные вещества - витамины, гормоны, ферменты). Также предлагается по возможности включить изучение молекулы АТФ.

2. Блок знаний о химических реакциях, протекающих в живых организмах и составляющих основу жизнедеятельности. В данном разделе обращают внимание на ферментативные химические реакции (термодинамика, кинетика, условия и механизм протекания реакций), вводят понятие катаболизм (диссимиляция) и анаболизм (ассимиляция).

3. Блок методов, используемых в биологической химии - применение химического эксперимента с использованием биохимической направленности, исследовательской деятельности обучающихся.

Данные блоки находятся во взаимосвязи: состав и строение веществ определяют различные характеристики протекающих процессов, а последние раскрывают химические свойства веществ, возможность их синтезов. Знания добываются с использованием определенных средств познания.

Главным предметом изучения биохимического содержания в школьном курсе органической химии являются субстанциональные понятия, отражающие состав живой материи. Важной характеристикой химического состава живых организмов является их качественный и количественный элементный состав. Поэтому данные понятия как обязательные компоненты входят в систему понятий о химической организации живой материи. Основными характеристиками всех химических компонентов клеток, как и любых химических соединений, являются их состав, строение, свойства, а также выполняемые биологические функции. Особое внимание уделяется пространственной структуре биологических молекул, так как от нее зависят физические и химические свойства и во многом определяются выполняемые в клетках функции [6].

В школьном курсе химии не изучается понятие АТФ как макроэргическое соединение, однако данное понятие рассматривается в курсе биологии. Логично, что в курсе биологии более широко сделан акцент на биологической роли таких соединений, как белки, липиды, углеводы, витамины, гормоны.

В системе биохимических знаний наиболее сложным и многокомпонентным является блок знаний о химических ферментативных реакциях в живых организмах (обмен веществ). Обмен веществ представляет собой самопроизвольный и саморегулирующийся непрерывный круговорот веществ, протекающий в процессе существования живой материи и сопровождающийся ее самообновлением. Данные реакции обеспечивают живым организмам рост, развитие, воспроизведение, а также обмен веществ и энергии с окружающей средой. Все биохимические процессы подчиняются всеобщим законам сохранения массы и энергии. Химические реакции в живом организме катализируются ферментами. Теория ферментативного катализа раскрывает общий механизм биохимических реакций, определяет количественные характеристики для описания этих процессов посредством установления математических зависимостей. Л. Михаэлисом и М. Ментен в 1913 году была создана общая теория действия ферментов и ферментативной кинетики, впоследствии расширенная главным образом усилиями Дж. Бриггса и Дж. Холдейна.

В школьных учебниках химии биохимические реакции, на которых основано функционирование живых систем, рассматриваются лишь в общем контексте химических свойств веществ. Описательно раскрываются процессы превращения основных компонентов пищи в организме человека. Подробнее всего рассматриваются реакции гидролиза биополимеров (жиров, углеводов, белков): записываются их уравнения, указывается одно из условий осуществления этих реакций - обязательное наличие ферментов. Приводятся также уравнения полного окисления глюкозы, без указания численного значения теплового эффекта. Упоминается о том, что конечными продуктами распада жиров являются вода оксид углерода (IV), а сам процесс дает организму энергию, необходимую для жизнедеятельности. Отмечается, что при распаде и окислении белков азот отщепляется в виде аммиака, а углерод и водород окисляются до углекислого газа и воды. При изучении химических свойств глюкозы приводятся уравнения реакций спиртового и молочнокислого брожения.

Более подробно химическая сущность биохимических процессов в школьном курсе химии не раскрывается. Однако многие, не нашедшие здесь отражение, вопросы динамической биохимии представлены в школьных программах и учебниках по биологии. В этом плане большим достоинством курса общей биологии является раскрытие вопросов об обмене веществ и превращении энергии как основе жизнедеятельности клетки, о роли АТФ в этих превращениях Здесь на довольно высоком научном уровне описываются процессы фотосинтеза и синтеза белков в клетках на рибосомах. Подробно рассматриваются процессы энергетического обеспечения клеток аэробных организмов на примере распада и окисления глюкозы. Выделяются этапы этого процесса (кислородный и бескислородный), раскрывается их сущность, приводятся основные химические реакции и энергетический эффект каждой стадии, указывается локализация процесса [2, 5].

Таким образом, содержание школьного курса биологии в некоторой мере компенсирует отсутствие важнейших фундаментальных биохимических понятий и содержаний химического образования. Однако усвоение их обучающимися затруднено вследствие насыщенности материала теоретическими химическими положениями, не подкрепленными опорными химическими знаниями.

Сопоставление научных биохимических знаний с отражением таковых в содержании школьных курсов показало, что в школьных предметах не нашли отражение некоторые важные в научном и дидактическом плане биохимические понятия. Прежде всего это касается школьного курса химии. Особенно обеднено в нем содержание блока знаний о химических реакциях. Нигде не дается общая характеристика биохимических процессов, что затрудняет понимание обучающимися особенностей протекания биохимических реакций и их отличий от реакций в неживой природе. Процессы распада биоорганических веществ в курсе химии в лучшем случае рассматриваются в виде общих схем; процессы биосинтеза показаны только как обратные процессам гидролиза. Это не дает возможности обучающимся на химической основе уяснить известное из биологии важнейшее понятие о взаимосвязях обмена веществ в живых организмах. Минимально в школьном курсе химии даны термодинамические сведения: лишь в виде качественной энергетической характеристики процессов полного окисления глюкозы и жиров. Практически отсутствуют знания кинетики биохимических

реакций, лишь на одном примере упоминается о большой скорости ферментативных процессов; о механизмах биохимических реакций речь не идет нигде. В то же время в курсе химии средней школы на довольно высоком научном уровне освещаются общие теоретические вопросы химической кинетики и термодинамики. Однако их конкретизация производится либо на «пробирочно» осуществляемых, либо на «технологических» реакциях, без привлечения биохимических процессов.

Таким образом, биохимические реакции рассматриваются неглубоко и в крайне незначительном объеме, по сравнению с биохимической наукой, где наибольший объем знаний приходится на долю биохимических процессов. Представленное в школьных учебниках по химии биохимическое содержание вызывает у обучающихся затруднения в раскрытии структурно-функциональных зависимостей для биоорганических веществ, в уяснении сущности и закономерностей протекания биохимических реакций. Это снижает возможности реализации обучающимися объяснительных и прогностических функций теоретических знаний, что существенно снижает уровень их учебно-познавательной деятельности.

Исследование биообъектов осуществляется с помощью методов биохимии. Особенностью изучения биохимических понятий является прикладной характер, что позволяет применять теоретические знания в практической деятельности. Недостатком школьного естественно-научного образования является то, что в программах и учебниках по химии и биологии ничего не говорится об арсенале современных методов биохимии, что снижает методологический аспект научных знаний и методологическую направленность обучения.

Выводы. Таким образом, при изучении каждого биохимического понятия необходимо обращать внимание на структурно-функциональные взаимосвязи между особенностями строения биоорганических соединений, их биологическими функциями и процессами, которые принимают участие в поддержании жизни биологических систем разных уровней организации. Школьные программы определяют перечень биохимических понятий, их состав и последовательность изучения в различных темах. В школьных учебниках, написанных в соответствии с программами, объем и содержание биохимических понятий раскрываются в общем контексте изложения учебного материала. В процессе обучения биохимические понятия зачастую не дифференцируются от других химических и биологических понятий, не рассматриваются комплексно, в соответствии со связями системообразования. Поэтому для формирования качественных биохимических знаний у обучающихся, целостному пониманию ими окружающей живой природы также необходимо использование деятельностного подхода, что позволит применить полученные знания в практической деятельности и способствовать развитию личности обучающегося.

Литература:

1. Ахметова Л.В. Формирование понятийного аппарата учащихся при изучении естественно-научных дисциплин // Вестник Томского государственного педагогического университета. - 2011. - №6. - С. 155-160.

2. Ерыгин Д.П. К вопросу о межпредметных связях химии и биологии. Методика обучения химии в средней и высшей школе. - М.: Просвещение, 2001. - 58 с.

3. Кузнецова Н.Е. Формирование систем понятий при обучении. - М.: Просвещение, 1989. - 144с.

4. Мельник Э.Л., Корожнева Л.А. Интегрированное обучение в средней общеобразовательной школе: теория и практика. - СПб: Легион, 2003. - 89 с.

5. Наливайко И.В., Боброва Н.Г. Содержание и развитие биохимических понятий в школьном курсе биологии // Самарский научный вестник. - 2016. - №1 (14). - С. 180-185

6. Николаев Л.А. Химия жизни. - М.: Наука, 2004. - 239 с.

7. Усова А.В. Некоторые методические аспекты проблемы формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов // Мир науки, культуры, образования. - 2011. - 4 (29). - С. 11-14

8. Усова А.В. Условия успешного формирования у учащихся научных понятий // Наука и школа. -2006. - №4. - С. 57-59

Педагогика

УДК 378.14.

кандидат педагогических наук, доцент Шкунова Анжелика Аркадьевна

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); кандидат педагогических наук, доцент Крылова Татьяна Валентиновна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); студент Чернявская Полина Михайловна

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина»

ВИДЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧИТЕЛЯ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ЭМОЦИОНАЛЬНОМУ ВЫГОРАНИЮ

Аннотация. В статье раскрываются наиболее значимые виды профессиональной деятельности учителя, способствующие эмоциональному выгоранию. Современный педагог выполняет множество ролей: куратор ученических социальных проектов, тьютор, научный руководитель исследовательских работ, организатор классных мероприятий во внешней и внутренней среде. Преподаватель осуществляет подготовку обучающихся к олимпиадам, конкурсам, экзаменам, отвечает за их безопасность и здоровье, а также непрерывно повышает свою компетентность. Такая разносторонняя деятельность приводит преподавателя к постоянной перегрузке и апатии. Симптом профессионального выгорания является опасным для организаций, поскольку распространяется стихийно и может иметь коллективный характер, что неблагоприятно сказывается на атмосфере в организации, производительности труда и внутреннем состоянии работников образования. В статье представлены результаты анкетирования школьных учителей,