Освоение студентами метода анализа структуры вещества как способ формирования научного мышления будущих специалистов. Часть I

Введение. В современном обществе знаний объем научноприкладной информации, которой должен владеть выпускник вуза, продолжает непрерывно увеличиваться. Одновременно сокращается количество аудиторных часов, отпущенных на освоение образовательных программ, в пользу самостоятельной работы обучающихся. На этом фоне высшей школе выдвигается требование о повышении компетентности будущих специалистов, выполнить которое можно, только если тесно увязать содержание фундаментальных, специальных дисциплин всего цикла обучения и самостоятельной работы студентов, усилив их мотивацию к самообразованию и саморазвитию. И аудиторное, и самостоятельное освоение тем и разделов фундаментальных курсов, особенно химии, невозможно без формирования научного мышления обучающихся. Без умения мыслить научно сегодня сложно представить и деятельность большинства практиковпрофессионалов: активная экспансия науки в профессиональную сферу имеет ярко выраженную тенденцию к возрастанию.

Цель статьи – показать на примере изучения одного из элементов программ по химии (метода анализа ядерного магнитного резонанса – ЯМР) возможности становления и развития научного мышления у студентов естественно-научных и технических направлений подготовки.

Методология и методы. Исследование выполнено с опорой на компетентностный, системный и междисциплинарный подходы. Использовались методы анализа, синтеза, интеграции, дифференциации и компактификации фундаментальных знаний и учебного материала.

Результаты и научная новизна. Подчеркивается большой потенциал химического образования для формирования научного мировоззрения, предметного (химического), естественно-научного и целостного научного мышления. Однако обучение химии в вузе осложняется отсутствием унифицированной структуры фундаментальной подготовки, сохранением экстенсивного подхода к содержанию блока химических дисциплин, нерациональной организацией самостоятельной работы студентов, на которую сейчас приходится примерно половина учебного времени. Преодоление этих проблем лежит в плоскости диалектического единства фундаментальных и практико-ориентированных знаний, которое обеспечивается, если в обучении соблюдаются принципы преемственности и междисциплинарности. Чтобы придать целостность и системность содержанию образования, без которых нельзя сформировать у учащихся полноценную естественно-научную картину мира, необходимо дедуктивное структурирование учебного материала. Стержневым, начальным элементом профессиональной подготовки, стимулирующим становление рефлексивных навыков и научного мышления будущих специалистов, должно быть освоение студентами категориально-понятийного аппарата науки, последовательно и всесторонне раскрывающегося на протяжении вузовского цикла. Обозначены фазы развития научного мышления (формально-логическое, рефлексивно-теоретическое, гипотетико-дедуктивное мышление), которые четко не разграничиваются в силу взаимопроникновения и переплетения их составляющих и индивидуальности мыслительных процессов по скорости и качеству протекания. Однако выделение этих этапов позволяет структурировать и при необходимости корректировать содержание учебного материала с учетом характеристик и уровня подготовленности обучающихся. Именно с этих позиций обоснована целесообразность более детального изучения в рамках дисциплин «Химия», «Общая химия», «Неорганическая химия» и «Аналитическая химия» метода ЯМР, часть материала о котором может быть проработана студентами самостоятельно. Метод, включающий основанные на одном явлении сотни разнообразных типов экспериментов, предназначенных для получения каждый раз какой-то конкретной специфической информации, широко используется как в научных, в том числе в магистерских, исследованиях, так и в самых разнообразных производственных сферах. Сегодня спектроскопия ЯМР признается самым мощным информативным и перспективным методом анализа строения вещества. Фундаментальность, междисциплинарность и универсальность метода позволяют сформировать у студентов при знакомстве с ним базовые профессиональные знания по физике, химии, медицине, биологии, технологии и экологии. Предлагается вариант компоновки учебной информации о ЯМР, согласно которому бакалавры сначала постигают азы анализа структуры вещества, осваивают систему ключевых понятий и терминов и, постепенно продвигаясь от формально-логических к содержательным обобщениям, учатся научно объяснять явления и делать прогнозы, т. е. в итоге становятся обладателями гипотетико-дедуктивного мышления. Приобретенные таким образом компетенции являются залогом профессиональной грамотности, которая совершенствуется в магистратуре, когда полученные ранее в свернутом виде компактифицированные научные знания разворачиваются в форму, пригодную для оптимального решения конкретной исследовательской или практической задачи. Подобная схема профессиональной подготовки позволяет преодолеть традиционную ориентацию вузовских программ естественно-научного блока на усвоение перманентно прирастающей массы фактического материала.

Практическая значимость. Материалы статьи могут быть полезны методологам высшей школы, специалистам, занимающимся методическими разработками и организацией учебного процесса, вузовским преподавателям химии и смежных дисциплин, а также аспирантам и магистрантам химических и химико-технологических специальностей.

1. Бровкин А. В. Проблемы современной российской системы высшего образования и пути их решения в интересах всех участников образовательного процесса // Современное образование [Электрон. ресурс]. 2018. № 2. С. 1–8. DOI: 10.25136/2409–8736.2018.1.25053. Режим доступа: http://e-notabene.ru/pp/article_26398.html (дaта обращения 11.05.2018)

2. Скачкова А. С. Производственные практики в вузах: обоснование необходимости и методика эффективной организации // Образовательные технологии. 2013. № 3. С. 136–143.

3. Недосека Е. В. Профессионально-практическая подготовка в вузе как фактор социальной адаптации к профессиональной деятельности // Регионология. 2009. № 1. С. 123–128.

4. Гусева Е. В., Скурлатов В. В., Суркин М. Ю. Межпредметная интеграция как средство профилизации обучения // Вестник Военной академии материально-технического обеспечения им. А. В. Хрулева. 2015. № 1. С. 141–146.

5. Лебедева Е. Н., Афонина С. Н., Гирина Л. В., Мачнева И. В., Никоноров А. А. Элективные курсы в преподавании биохимии как одна из форм интерактивного обучения на фармацевтическом факультете // Медицинский вестник Башкортостана. 2016. Т. 11, № 5 (65). С. 153–155.

6. Баринов Э. Ф. Вариативный курс на теоретической кафедре как базис формирования профессиональных компетенций врача // Образование и наука. 2018. Т. 20, № 4. С. 64–83.

7. Байгужина С. К., Кабдуова А. К., Шамбилова Н. А. Самостоятельная работа студентов под руководством преподавателя на кафедре микробиологии // Медицина и экология. 2016. № 1. С. 111–113.

8. Занин С. А. Самостоятельная работа студентов как необходимый компонент формирования компетенций при изучении нормальной физиологии человека // Международный журнал экспериментального образования. 2014. № 10. С. 133–135.

9. Кашаев Р. С. Развитие науки и образования на основе междисциплинарного подхода к применению метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) // Успехи современного естествознания. 2011. № 2. С. 82–87 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=15933 (дата обращения: 19.01.2019).

10. Лукашенко С. Н. Модель развития исследовательской компетентности студентов вуза в условиях многоуровневого обучения (на примере изучения математических дисциплин) // Образование и наука. 2012. № 1 (90). С. 73–85.

11. Карпов А. О. Научное познание и системогенез современной школы // Вопросы философии. 2003. № 6. С. 37–53.

12. Дубицкая Л. В., Коробкова С. А. Развитие естественнонаучного мышления средствами контекстного обучения физике // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 2. С. 471–475 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://toptechnologies.ru/pdf/2016/2–3/35655.pdf (дата обращения: 19.01.2019).

13. Волкова Е. В. О химическом мышлении и методах его исследования // Естественнонаучное образование: новые горизонты: сборник статей / под общ. ред. В. В. Лунина, Н. Е. Кузьменко. Москва: МГУ, 2017. С. 44–58.

14. Паничев С. А. Дедуктивный принцип обучения в высшем естественнонаучном образовании // Педагогика, 2004. № 8. С. 18–28.

15. Зотов А. Ф. Преемственность научного знания и принцип соответствия // Проблемы истории и методологии научного познания. Москва: Наука, 1974.

16. Литвинова Т. Н., Быков И. М., Корочанская С. П. Реализация принципа преемственности при изучении химических дисциплин с целью совершенствования химического образования в системе медицинского вуза // Успехи современного естествознания. 2009. № 9. С. 41–43.

17. Василевская Е. И., Сечко О. И. Преемственность системы непрерывного химического образования: школа – вуз // Образование через всю жизнь: непрерывное образование в интересах устойчивого развития: сборник статей Международной научной конференции. С. Петербург, 2013. С. 275–277 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/continuity-inthe-system-of-permanent-chemical-education-school-higher-educational-institution (дата обращения: 19.01.2019).

18. Briggs A. R. J., Clark J., Hall I. Building bridges: understanding student transition to university // Quality in Higher Education. 2012. № 18 (1). Р. 3–21. DOI: 10.1080/13538322.2011.614468

19. Dalziel J. R., Peat M. Academic performance during student transition to university studies. 1998. Available from: http://www.sydney.edu.au/science/uniserve_science/workshop/fye/mpjd.pdf (date of access: 15.01.2019).

20. Malcolm J., Zukas M. Bridging pedagogic gaps: Conceptual discontinuities in higher education // Teaching in Higher Education. 2001. № 6 (1). Р. 33–42.

21. Markic S., Eilks I. A mixed methods approach to characterize the beliefs on science teaching and learning of freshman science student teachers from different science teaching domains // Contemporary science education research: teaching. A collection of papers presented at ESERA 2009 Conference / eds. M. F. Taşar, G. Çakmakci. Ankara, Turkey: Pegem Akademi, 2010. Р. 21–28.

22. Seeman M. Alienation motifs in contemporary theorizing: The hidden continuity of the classic themes // Social Psychology Quarterly. 1983. № 46 (3). Р. 171–184.

23. Михайлов Л. А., Беспамятных Т. А., Баленко Ю. К. Концепции современного естествознания: учебник для вузов / под ред. Л. А. Михайлова. С.-Петербург: Питер, 2012. 336 с.

24. Чернобельская Г. М. Методика обучения химии в средней школе. Москва: ВЛАДОС, 2000. 336 с.

25. Юффа А. Я., Паничев С. А. Проблемы и перспективы высшего химического образования // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). 2003. Т. XLVII, № 2. С. 93–99.

26. Сироткин О. С., Сироткин Р. О. О концепции химического образования // Высшее образование в России. 2001. № 6. С. 137–139 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/o-kontseptsii-himicheskogo-obrazovaniya

27. Сироткин О. С. Традиционная методология преподавания химии: проблемы, недостатки и причины ее использования в ХХI веке (обзор) // Инновации в преподавании химии: сборник научных и научно-методических трудов V Международной научно-практической конференции. Казань: Казанский университет, 2014. С. 272–277.

28. Золотов Ю. А. О преподавании аналитической химии // Журнал аналитической химии – Journal of Analytical Chemistry. 2011. Т. 66, № 3. С. 3.

29. Мычко Д. И. Вопросы методологии и истории химии: от теории научного метода к методике обучения: пособие. Минск: БГУ, 2014. 295 c.

30. Кельнер Р. и др. Аналитическая химия: проблемы и подходы: в 2 т. / под ред. Р. Кельнера, Ж. М. Мерме, М. Отто и М. Видмера. Москва: Мир: АСТ, 2014. Т. 1. 608 с.; Т. 2. 768 с.

31. Саламов А. Х., Бокова Л. М., Инаркиева З. И., Ужахова Л. Я. Пути совершенствования преподавания аналитической химии в вузе // Актуальные вопросы современной науки: материалы XXIII Международной научно-практической конференции. Москва, 2014. С. 42–45.

32. Шеховцова Т. Н., Вершинин В. И. Какой должна быть профессиональная подготовка аналитика в классических университетах? // Журнал аналитической химии – Journal of Analytical Chemistry. 2001. Т. 56, № 1. C. 93–100.

33. Хамитова А. И., Иванов В. Г. Формы организации обучения общей и неорганической химии в химико-технологическом вузе через призму самостоятельной работы студентов // Известия РГПУ им. А. И. Герцена. 2008. № 48. С. 115–132.

34. Гильманшина С. И. Непрерывное химическое образование: формирование научного мышления // Научное обозрение. Педагогические науки. 2015. № 1. С. 133–134.

35. Устынюк Ю. А. Лекции по спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Часть 1 (вводный курс). Москва: Техносфера, 2016. 288 с.

36. Синельщикова А. А., Горбунова Ю. Г., Лапкина Л. А., Константинов Н. Ю., Цивадзе А. Ю. Комплексы эрбия с тетра-15-краун-5-фталоцианином: синтез и спектроскопическое исследование // Журнал неорганической химии. 2011. Т. 56, № 10. С. 1442–1452.

37. Воробьева С. Н., Беляев А. В., Федотов М. А., Юшина И. В., Недосейкина Т. И. Твердофазная конденсация сульфатов акваиона родия (III) // Журнал неорганической химии. 2011. Т. 56, № 10. С. 1689–1696.

38. Гайворонская К. А., Герасименко А. В, Диденко Н. А., Слободюк А. Б., Кавун В. Я. Li2Mg(ZrF6)2 • 4H2O: синтез, рентгеноструктурное, термическое и mas ямр исследование // Журнал неорганической химии. 2013. Т. 58, № 2. С. 226–233.

39. Рижа А., Коропчану Э., Болота О., Лозан В., Липковски Я., Булхак И., Боурош П. Синтез и строение новых тиокарбамидсодержащих диоксиматов кобальта (III) с анионом [TIF6]2 // Журнал неорганической химии. 2013. Т. 58, № 4. С. 506–516. DOI: 10.7868/s0044457x13040168

40. Захаров Н. А., Сенцов М. Ю., Калинников В. Е. Нанокомпозит гидроксиапатит кальция / метилцеллюлоза: синтез, свойства // Журнал неорганической химии. 2014. Т. 59, № 1. С. 3–12.

41. Махиня А. Н., Ильин М. А., Ямалетдинов Р. Д., Байдина И. А., Ткачев С. В., Зубарева А. П., Корольков И. В., Пирязев Д. А. Синтез, некоторые свойства и кристаллические модификации fac-[Ru(NO)Py2Cl3] // Координационная химия. 2016. Т. 42, № 12. С. 741–746. DOI: 10.7868/S0132344X16120057

42. Махиня А. Н., Ильин М. А., Кабин Е. В., Байдина И. А., Галлямов М. Р., Алфeрова Н. И. Синтез, строение и характеризация гидроксо- и аквакомплексов нитрозорутения транс-дипиридинового ряда // Координационная химия. 2014. Т. 40, № 5. С. 298–304. DOI: 10.7868/S0132344X14050089

43. Ouyang Z., Liu D., Cai Y., Yao Y. Investigating the fractal characteristics of pore-fractures in Bituminous Coals and Anthracites through Eluid Flow Behavior // Energy and Fuels. 2016. Vol. 30, № 12. P. 10348–10357.

44. Гилязова И. Б., Жарких Л. А., Курдуманова О. И. Методические аспекты формирования химической картины природы и научного мировоззрения студентов педагогического вуза в условиях стандартов третьего поколения // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://science-education.ru/ru/article/view? id=6280 (дата обращения: 20.01.2019).

45. Отто М. Современные методы аналитической химии: в 2 т. Т. I. Москва: Техносфера, 2003. 416 с. ISBN 5–94836–014–8

46. Золотов Ю. А. Новый век аналитической химии, Москва: Янус – К, 2013. 248 с.

47. Кузнецов В. В. Современные методы элементарного химического анализа в курсе аналитической химии // Успехи в химии и химической технологии. 2014. Т. 28, № 9 (158). С. 95–98.