Труды по химии Г. Э. Армстронга основоположника эвристического метода обучения естественно математическим дисциплинам

УДК 378.14; 530

М.Ф. Каримов

Труды по химии Г. Э. Армстронга — основоположника эвристического метода обучения естественно-математическим

дисциплинам

Бирская государственная социально-педагогическая академия 452453, г. Бирск, ул. Интернациональная 10; тел./факс (3414) 2-64-55

Выделены основные этапы научной и дидактической деятельности президента лондонского Королевского химического общества конца девятнадцатого века Г. Э. Армстронга. Охарактеризовано содержание его основных научных трудов по химии. Оценена фундаментальность дидактических работ Г. Э. Армстронга в становлении и развитии эвристических методов обучения школьников и студентов естественно-математическим дисциплинам. Определено значение научных трудов Г. Э. Армстронга по химии и дидактике в современном проектировании и реализации в высшей школе профессиональной подготовки будущих исследователей и преобразователей природной и технической действительности.

Ключевые слова: логический и эвристический методы обучения, математика, нафталин, терпены, физика, химия, центрическая формула бензола.

Наука и высшее образование в двадцатом веке стали наравне с производством основными взаимосвязанными звеньями единой и целостной системы познания и преобразования природной, технической и социальной действительности. В связи с этим настоящим и будущим исследователям объектов, процессов и явлений реальности представляет познавательный и прагматический интерес изучение вопроса об истории развития и современном состоянии методов обучения естественно — математическим и общетехническим дисциплинам студентов высшей школы.

На наш взгляд 1, целостной единицей анализа и синтеза и интегративным ядром в проектировании и реализации содержания, форм и методов профессиональной подготовки студентов высших учебных заведений является информационное моделирование объектов, процессов и явлений природы и общества, состоящее из таких этапов — элементов, как постановка задачи, построение модели, разработка и исполнение алгоритма, анализ результатов и формулирование выводов, возврат к предыдущим этапам при неудовлетворительном решении задачи.

Дата поступления 30.04.08

Методы обучения студентов высшей школы, тесно связанные со способами научного познания и преобразования действительности, по степени гарантированности получения достоверных результатов решения учебных и научных задач подразделяются на логические и эвристические методы дидактического взаимодействия активных и пассивных участников образовательного процесса, проектируемого и реализуемого в высшем учебном заведении 2.

Логические методы обучения школьников и студентов, развивающие интеллектуальный потенциал и логическое мышление молодежи, характеризуются детерминированным изложением и усвоением учебного и научного материала в течение относительно малого промежутка времени с различной степенью результата его освоения в зависимости от сложности решенных задач науки и состояния потребностно-мотива-ционной, эмоционально-ценностной и познавательно-волевой сфер обучающих и обучающихся в системе непрерывного образования.

Эвристические методы обучения, способствующие повышению уровня творческого потенциала и интуитивного мышления молодого поколения, имеющие меньше, чем единица вероятность достижения цели познания или преобразования действительности, ориентированные на превращение школьников и студентов в субъектов самостоятельной учебной и научной деятельности с общественно значимыми результатами, влекут за собой необходимость длительного дидактического взаимодействия участников процесса обучения, замедляющего темп изучения нового материала.

Основоположником эвристического метода обучения молодого поколения естественно-математическим и общетехническим дисциплинам является видный английский химик и ди-дакт Генри Эдуард Армстронг (1848—1937).

Литературными источниками информации о жизни и творчестве Г. Э. Армстронга, позволяющими получить представление о научной и дидактической деятельности одного из организаторов английской интегрированной систе-

мы «Наука—образование—производство» конца девятнадцатого и начала двадцатого веков, является ряд работ 3-5.

В табл. 1 приведена краткая сводка данных об этапах научной и дидактической деятельности известного английского химика Г. Э. Армстронга.

Одаренный ученик выдающихся химиков Э. Франкланда (1825—1899), А. В. Гофмана (1818-1892) и А. В. Г. Кольбе (1818-1884) обучался теоретической и экспериментальной химии в Королевском химическом колледже в Англии и Лейпцигском университете в Германии.

Основная область научных исследований профессора лондонских высших учебных заведений Г. Э. Армстронга - это теория и эксперимент по органической химии углеводородов нафталинового ряда, ферментов, терпенов и камфары. Секретарь и в последующем Президент лондонского Королевского химического общества Г. Э. Армстронг, предложивший научному миру центрическую формулу бензола, разработчик современной химической номенклатуры органических соединений, выступал за одновременное и взаимосвязанное развитие науки, образования и технологий.

В дидактике естественно-математических дисциплин автор эвристического метода обучения школьников и студентов Г. Э. Армстронг ратовал за то, чтобы каждый учитель и преподаватель становился субъектом постановки и решения актуальных задач методики преподавания избранного им учебного предмета.

Основные этапы трудовой деятельно

Научные труды Г. Э. Армстронга, основные из которых представлены в табл. 2, посвящены постановке и решению широкого спектра проблем - от фундаментальных задач теоретической и экспериментальной химии до разработки дидактически эффективных методов обучения студентов и школьников естественно-математическим дисциплинам.

Исследование химических и физических свойств серной и сульфоновых кислот, получающихся через замену одного из гидроксилов ее углеводородными остатками, и их производных занимало большую часть времени научного творчества Г. Э. Армстронга 6' 7 17.

Нафталин и его разнообразные производные из класса полициклических ароматических углеводородов, получаемые из каменноугольной смолы, явились предметом исследования представителей научной школы Г. Э. Арм-9 20

стронга 9' в связи их важностью как сырье

для химической промышленности красителей,

взрывчатых веществ и инсектицидов.

Центрическая структурная графическая

формула бензола, предложенная Г. Э. Армст-12

рогом , в которой нет валентностей углерода, насыщающихся попарно, но четвертые валентности его атомов направлены к центру кольца, обладала в конце 19-го века относительно высоким уровнем описания, объяснения и предсказания химических свойств и поведения цик-

14

лических углеводородов .

Таблица 1

и химика и дидакта Г. Э. Армстронга

Годы Предмет и результаты деятельности

1865-1867 Студент лондонского Королевского химического колледжа участвует в разработке методов определения и разделения органических примесей сточных вод

1867-1870 Стажер Лейпцигского университета в Германии знакомится с постановкой и решением научных проблем химии ароматических соединений и их применения

1869 Защита в Лейпциге докторской диссертации на тему «Вклад в историю серных кислот. I. Химическое действие серного ангидрида на соединения хлора и серы»

1870-1882 Ассистент профессора и лектор лондонского госпиталя святого Бартоломью осуществляет просветительскую деятельность по проблемам эпидемиологии

1871-1879 Профессор кафедры химии Лондонского института ставит и успешно решает дидактическую задачу преподавания студентам основ органической химии

1876-1893 Избранный член и секретарь лондонского Королевского химического общества проводит систематические исследования свойств нафталина и его производных

1879-1883 Профессор кафедры химии лондонского городского и гильдийского института обосновывает эвристический метод обучения естественным дисциплинам

1884-1914 Профессор кафедры химии лондонского центрального технического института успешно сочетает постановку и решение научных и дидактических проблем

1893-1895 Президент лондонского Королевского химического общества участвует в создании и развитии интегрированной системы «Наука—образование-производство»

1915-1917 Консультант английского Общества химической индустрии оказывает научно-методическую помощь по развитию технологий химической промышленности

1925-1937 Вице-президент Королевского химического общества широко пропагандирует исследовательский метод обучения естественно-математическим дисциплинам

1932 Почетный иностранный член Академии наук СССР считает, что обучающийся в системе образования должен быть поставлен в положение первого исследователя

Терпены, являющиеся природными органическими веществами из класса углеводородов, содержащие молекулярные цепи или циклы, были систематически исследованы сотрудниками научной школы Г. Э. Армстронга 16' 17, благодаря их широкому применению в производстве парфюмерных изделий, лекарств, инсектицидов и смазочных масел.

Последователь английского мыслителя-теоретика Г. Спенсера (1820—1903) в дидактике по исследовательскому способу обучения 23 — английский химик Г. Э. Армстронг — автор эвристического метода обучения естественно-

10

математическим дисциплинам впервые на практике поставил учащегося в положение первого исследователя действительности, самостоятельно решающего экспериментальную или теоретическую задачу и формулирующего

выводы по результатам познания фрагмента

15 19 21

реальности '5' 19' 21.

Наш дидактический опыт, накопленный в течение последних тридцати лет в ряде выс-

ших учебных заведений Урала 24, свидетельствует о том, что включение трудов видного английского химика Г. Э. Армстронга в проектируемое и реализуемое содержание 6' 12' 14' 18' 20' 22, формы организации 10'15'19 и методы обу-

10 15 19 21

чения '"' 15' 19' 21 студентов естественно-математическим и общетехническим дисциплинам способствует повышению уровня профессиональной подготовки будущих исследователей

и преобразователей природной и технической

25

действительности .

Анализ и обобщение вышеприведенного краткого материала о трудах по химии видного английского ученого Г. Э. Армстронга — основоположника эвристического метода обучения естественно-математическим дисциплинам служат основанием для формулирования следующих выводов.

Систематические исследования свойств нафталина и его производных, широко используемых в химической промышленности,

Таблица 2

Временная последовательность и краткое содержание научных трудов Г. Э. Армстронга по химии и дидактике

Годы Название работы Краткое содержание

1868 Methods of determining organic impurities in sewage 6 Разработаны и апробированы методы определения и разделения органических примесей сточных вод для санитарии

1869 Contributions to the history of the acids of the sulphur...7 Рассмотрена история открытия серных кислот и химическое действие серного ангидрида на соединения хлора и серы

1874 Introduction to the study of organic chemistry 8 Написан один из первых дидактически выверенных учебных пособий для студентов по органической химии

1881 Researches on the laws of substitution in the naphthalene 9 Установлено, что нафталин по свойствам сходен с бензолом, сульфируется и взаимодействует с галогенами

1884 On the teaching of natural science as a part of the ... 10 Изложен эвристический метод обучения естественно — математическим дисциплинам, апробированный с 1880 года

1886 The decomposition and genesis of hydrocarbons at ... 11 Обнаружен экспериментально среди многочисленных химических продуктов пиролиза нефти и выделен бутадиен

1887 An explanation of the laws which govern substitution 12 Предложена центрическая структурная формула бензола, где валентности направлены к центру шестиугольника

1888 Note on electrolytic conduction and on evidence of 13 Построена одна из моделей электролитической проводимости, основанной на переносе ионов в водных растворах

1890 The structure of cycloid hydrocarbons 14 Выделена роль внутреннего цикла с валентностями бензольного кольца в формировании ароматических соединений

1891 The teaching of scientific method 15 Указано, что учащийся, поставленный в положение исследователя в обучении, быстрее станет субъектом творчества

1891 Studies of the terpenes and allied compounds 16 Начато систематическое изучение терпенов — класса природных углеводородов, имеющих практическое применение

1893 The formation of ketones by the interaction of camphor 17 Изучено образование кетонов при химическом взаимодействии камфоры с серной кислотой и хлоридом цинка

1896 Notes on Hofmann's scientific work 18 Описано творчество великого химика А.В.Гофмана (1818—1892) — разработчика демонстрационного эксперимента

1903 The teaching of scientific method and other papers 19 Обосновано, что самостоятельно проведённый учащимся эксперимент является средством открытия неизвестного

1916 Coal distillation and dye industry 20 Оценена роль технологии возгонки каменного угля в развитии химической промышленности материалов-красителей

1925 The first epistle of Henry the chemist to the uesanians 21 Охарактеризованы актуальные проблемы методики преподавания химии в учебных заведениях и пути их решения

1930 The doctrine of atomic valency 22 Осуществлен краткий обзор истории развития теории атомных валентностей в процессах образования молекул

предложение центрической структурной формулы бензола и объяснение на ее основе ряда химических свойств циклических углеводородов, изучение технологически важных свойств природных органических веществ — терпенов позволяют отнести творческую личность Г. Э. Армстронга к числу выдающихся химиков-органиков.

Разработанное на основе опыта собственных самостоятельных и коллективных исследований по органической химии уникальное достижение дидактики — эвристический метод обучения школьников и студентов естественно-математическим дисциплинам, ставящий их в положение первого исследователя действительности, отводит Г. Э. Армстронгу почётное инвариантное место в истории развития мировой дидактики.

Включение основных положений научных трудов Г. Э. Армстронга по химии и дидактике в содержание, формы организации и методы обучения студентов высших учебных заведений по естественно-математическим и общетехническим дисциплинам приводит к повышению уровня методологической, творческой, теоретической, методической и практической подготовки будущих исследователей и преобразователей реальности.

Литература

1. Каримов М. Ф. // Вестник Оренбургского гос. университета.— 2005.— № 4.- С. 108.

2. Каримов М. Ф. Компьютерное моделирование эвристическими и логическими методами в подготовке будущих учителей-исследователей // Сб. научных трудов «Математика. Компьютер. Образование» / Под ред. Г. Ю. Ризниченко и Н. Х. Розова.— М.: Российский фонд фундаментальных исследований; «Прогресс-Традиция», 2001.- Вып. 8.- Часть I.- С. 140.

3. Rodd E. H. Henry Edward Armstrong // British chemists / Ed. A. Findlay & W. H. Mills.-London: The Chemical Society, 1947.- P. 58.

4. Brock W. H. (Ed.) et al. H. E. Armstrong and the teaching of science, 1880-1930.- Cambridge: Cambridge University Press, 1973.- 161 p.

5. Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира.- М.: Высшая школа, 1991.- 656 с.

6. Frankland E., Armstrong H. E. Methods of determining organic impurities in sewage // Journal of the Chemical Society.- 1868.-Vol. 21.- P. 87.

7.

S.

9. Armstrong H. E., Graham N. C. Researches on the laws of substitution in the naphthalene series. No. 1. // Journal of the Chemical Society.— 1881.— Vol. 39.- P. 133.

10. Armstrong H. E. On the teaching of natural science as a part of the ordinary school course, and on the method of teaching chemistry in the introductory course in science classes, schools, and colleges // Proceedings of the International Conference on Education.- London, 1884.-P. 151.

11. Armstrong H. E., Miller A. K. The decomposition and genesis of hydrocarbons at high temperatures. I. The products of the manufacture of gas from petroleum // Journal of the Chemical Society.-

1886.- Vol. 49.- P. 74.

12. Armstrong H. E. An explanation of the laws which govern substitution in the case of benzenoid compounds // Journal of the Chemical Society.-

1887.- Vol. 51.- P. 258.

13. Armstrong H. E. Note on electrolytic conduction and on evidence of a change in the constitution of water; an addendum to the foregoing paper // Journal of the Chemical Society.- 1888.-Vol. 53.- P. 125.

14. Armstrong H. E. The structure of cycloid hydrocarbons // Proceedings of the Chemical Society (London).- 1890.- Vol. 6.- P. 95.

15. Armstrong H. E. The teaching of scientific method // Science.- 1891.- 22 May.- P. 281- 285.

16. Armstrong H. E. Studies of the terpenes and allied compounds. The nature of turpentine oils, including that obtained from Pinus khasyana // Journal of the Chemical Society.- 1891.-Vol. 59.- P. 311.

17. Armstrong H. E., Kipping F. S. Studies of the terpenes and allied compounds. The formation of ketones by the interaction of camphor and agents such as sulphuric acid and zinc chloride // Journal of the Chemical Society.- 1893.-Vol. 63.- P. 75.

18. Armstrong H. E. Notes on Hofmann's scientific work // Journal of the Chemical Society.- 1896.-Vol. 69.- P. 637.

19. Armstrong H. E. The teaching of scientific method and other papers on education.- New York: Macmillan and Company, 1903.- 544 p.

20. Armstrong H. E. Coal distillation and dye industry // The Times Trade Supplement.- 1916.-August.- 15 p.

21. Armstrong H. E. The first epistle of Henry the chemist to the uesanians // Journal of Chemical Education.- 1925.- Vol. 2.- P. 731.

22. Armstrong H. E. The doctrine of atomic valency // Nature.- 1930.- Vol. 125.- P. 807.

23. Spencer H. Education: intellectual, moral, and physical.- London: Williams and Norgate, 1861.190 p.

24. Каримов М. Ф. // Баш. хим. ж.- 2006.- Т. 13, № 5.- С. 98.

25. Каримов М. Ф. Подготовка будущих учителей-исследователей в информационном обществе: Монография.- Челябинск: Изд-во ЧГПУ «Факел», 2002.- 612 с.

Armstrong H. E. Doctoral thesis «Contributions to the history of the acids of the sulphur series. I. On the action of sulphuric anhydride on several chlorine and sulphur compounds».— Leipzig: University of Leipzig, 1869.- 25 p.

Armstrong H. E. Introduction to the study of organic chemistry.- London: Longmans and Company, 1874.- 275 p.