Базовый комплекс понятий физической химии для нехимических специальностей в техническом университете тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ БАЗОВОГО КОМПЛЕКСА ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ В ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ.

1.1 Дидактические принципы создания базового комплекса.

1.2 Актуальность создания базового комплекса физической химии в техническом университете.

1.3 Инновационные педагогические технологии, применяемые для реализации базового комплекса физической химии.

1.3.1 Общая характеристика инновационных образовательных процессов.

1.3.2 психолого-педагогические предпосылки модульных систем обучения.

1.3.3 сущностные характеристики модульных систем обучения.

ГЛАВА II ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ .ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА В БАЗОВОМ КОМПЛЕКСЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ.

2.1 Способы структурирования и критерии отбора содержания.

2.2 мотивационное управление обучением студентов на лабораторном практикуме.

2.3 Организация модуля в лабораторном практикуме.

2.4 Организация познавательной деятельности в модуле лабораторного практикума.

2.5 Методика подготовки и проведения лабораторной работы.

ГЛАВА ШСАМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ, КАК ОСНОВА ДЛЯ ТВОРЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ БУДУЩЕГО СПЕЦИАЛИСТА.

3.1 Формы самостоятельной работы при реализации базового комплекса физической химии в техническом -университете.

3.2 Интерактивные технологии при организации самостоятельных работ в базовом комплексе физической химии.

3.2.1 научно-методическое обоснование полифункциональных характеристик программного комплекса. '

3.2.2 Информационная 1ехноло1 ия всАМоиоягьлыюй НАЬ01ьс1^дыпив по химии.

3.3 Обработка и анализ данных экспериментально - опытного обучения.

ВЫВОДЫ.

Современный специалист технического профиля должен иметь четкие представления о тех химических компонентах своей деятельности, которые несут возможности ее интенсификации и рационализации. Для целей высшей школы следует отобрать базовый комплекс понятий, т.е. такие научные факты, законы, теории, которые являются наиболее фундаментальными и распространяются на основные области химических знаний, усвоение которых позволяет понять роль химии в познании научной картины мира и открывает путь к последующему изучению химии в том или ином направлении в ходе уже профессиональной деятельности выпускника вуза. Физическая химия рассматривается сейчас как наиболее широкий общетеоретический фундамент всей химической науки, она имеет большое практическое значение, т.к. открывает возможности активного управления химико-технологическими процессами, рационального использования сырья, экономии энергетических ресурсов, защиты окружающей среды. В учебном процессе, при создании базового комплекса понятий физической химии для нехимических специальностей в техническом университете, необходимо использовать весь арсенал средств и методов, оптимально влияющих на формирование современного специалиста; искать и находить новые методические приемы, активизирующие обучение.

Актуальность темы. Химические знания базируются на основных понятиях и законах физической химии, поэтому изучение основных элементов физической химии для будущего инженера необходимо. Отсюда понятно, что овладение студентами технического университета комплексом базовых понятий физической химии является актуальным.

В соответствии с государственными образовательными стандартами и программами [41,42] для нехимических специальностей технических университетов на изучение дисциплины "Химия" отводится ограниченное число часов. Отсюда вытекает актуальность разработок интенсивных форм обучения в системе высшего образования, в частности при усвоении комплекса базовых понятий физической химии.

Необходимость такой постановки вопроса и его решения позволяет в ограниченном временном интервале преодолеть противоречия между : нарастанием научной информации в области химии и ограничением Государственными стандартами сроков обучения, отводимых на изучение дисциплины "Химия"; необходимостью в непрерывном обновлении содержания образования и обеспечения стабильности его; ростом масштабов образования и необходимостью индивидуализации обучения и воспитания.

Имеющиеся в этой области исследования [4,6-8,10-23,47,54,59,60-64, 67,69,79,105,127,135,180,] не учитывают специфику преподавания дисциплины "Химия" для нехимических специальностей в техническом университете. Разработка методической системы, работающей в реальных условиях технического университета, представляется проблемой своевременной и актуальной.

Цель: оптимизация изучения дисциплины "Химия" студентами нехимических специальностей в техническом университете посредством создания базового комплекса понятий физической химии, построенного на новом методическом подходе обучения.

Логика проведения исследования.

Следуя поставленной цели, мы изучали и анализировали практический опыт изучения дисциплины химия в вузах и литературные источники, посвященные учебному процессу и научно-исследовательской работе в средней и высшей школе [. Наряду с этим формировались определенные методические идеи, схемы, рекомендации для дальнейшего совершенствования учебного процесса по базовому комплексу физической химии; последние подвергались экспериментальной проверке (см. таблицу 1).

Общая гипотеза исследования основывается на том, что:

1) Оптимизация обучения химии на нехимических специальностях в техническом университете может быть достигнута при наличии методической системы обучения, построенной на основе инновационных педагогических технологий, включающих в себя:

Таблица 1.

Логика проведенного исследования. а) четкий отбор и структурирование содержания предмета; б) повышение мотивированности в усвоении знаний; в) учет личностных особенностей студента при использовании дидактических средств обучения.

2) Поэтапное овладение студентами навыками самостоятельной работы, способствует повышению качества знаний, умению применять их в новых условиях, т.е. творчески.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

1) выделить доминирующий раздел химической науки, объективно отражающий ее современное состояние;

2) провести системный анализ содержания и структуры курса, позволяющий выявить базовые физико-химические понятия, на основе которых формируются умения и навыки по данному курсу и интегрируются в спец. дисциплины;

3) изучить инновационные педагогические технологии на предмет выявления наиболее оптимальной для построения курса химии, базирующегося на ведущих физико-химических понятиях;

4) отработать критерии отбора содержания для лабораторного практикума, с учетом: а) индивидуальных особенностей студентов; б) повышения мотивированности обучения;

5) подобрать формы самостоятельной работы студентов, способствующие формированию навыков творческого мышления;

6) разработать и внедрить обучающие и контрольные программы, учитывающие типы восприятия индивидуума, адаптированные к разработанному курсу;

7) проверить эффективность предложенной системы обучения для усвоения химических знаний.

Для решения намеченных задач были использованы следующие методы исследования: а) изучение и анализ государственных стандартов, типовых и рабочих программ по дисциплине химия, литературы по теме исследования; б) изучение и обобщение передового педагогического опыта преподавания дисциплины в высшей и средней школе; в) тестирование; г) анкетирование; д) констатирующий и формирующий эксперимент с использованием параллельных экспериментальных и контрольных групп; е) математические методы обработки экспериментальных данных.

Научная новизна. Предложен принципиально новый подход изучения химии на нехимических отделениях в техническом университете, а именно на первое место выдвигается учение о закономерностях химических процессов.

С позиции системного подхода выявлены педагогические факторы, в наибольшей степени отражающие основную идею модульной системы обучения.

Разработана методическая система лабораторно-практических занятий по химии, которая опирается на учет индивидуальных психолого-педагогических особенностей студентов и современное научное мировоззрение в физической химии.

Обоснован отбор форм самостоятельной работы студентов, способствующий поэтапному формированию навыков самостоятельного решения научных и производственных проблем.

Разработан пакет контрольно-обучающих и обучающих программ, адаптированных к отобранному базовому комплексу и учитывающий тип восприятия.

Научная и практическая значимость. Полученные результаты в своей совокупности содержат решение значимой научной проблемы педагогики высшей школы - разработку дидактических условий общенаучной подготовки специалистов в техническом вузе.

Реализация на практике методической системы организации лабораторного практикума и самостоятельной работы, в сочетании с индивидуальным подходом, способствует не только повышению качества знаний студентов по химии, но и возрастанию их интереса к предмету, улучшению психологического климата, быстрейшей адаптации к системе высшей школы, способствует повышению творческого потенциала личности.

Практическая значимость определяется возможностью непосредственного использования предложенных рекомендаций не только в базовом комплексе понятий физической химии для нехимических специальностей в техническом университете, но и для совершенствования форм и методов обучения в различных дисциплинах, для организации самостоятельной работы.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 7-ом Всероссийском координационном совещании "Актуальные проблемы реформирования химико-педагогического образования", 4-ой Международной конференции "Распознавание-99", региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии" (Тамбов), на вузовских научно-методических конференциях в Курском государственном техническом университете в 1996, 1998,2000 г.г.

Публикации. Самостоятельно и в соавторстве опубликовано 6 печатных работ. Результаты работы использованы при разработки двух методических указаний к самостоятельной работе студентов по дисциплине "Химия".

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 175 наименований, и приложения. Основная часть работы изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, иллюстрирована 13 рисунками.

ВЫВОДЫ

1) На основании системно-структурного анализа выявлено и аргументировано показана необходимость введения базового комплекса понятий физической химии для студентов нехимических специальностей технического университета, поскольку с одной стороны, формирует научное мышление, так как использует системный подход к преподаванию научной дисциплины, с другой стороны, позволяет целесообразно и мотивировано выстраивать изучение химии с учетом профессиональной направленности.

2) Выявлено, что предложенный комплекс ориентирован в одинаковой степени на формирование надежных основ классической физической химии и на ее прикладной аспект: т.е. на знании важнейших сведений о химическом процессе и применении его в строительстве, промышленности высоких технологий и т.д.

3) Установлено, что структура модульного принципа обучения позволяет приспособиться под любой уровень знаний и образования специалистов, помогает им постепенно, системно дополнять или систематизировать имеющиеся у них знания. Процесс адаптации студентов к вузовской программе в связи с использованием модульной системы сокращается, повышается успеваемость и стимул к изучению физической химии.

4) Разработана и апробирована методика определения психологической сочетаемости студентов, что позволило сформировать бригады для лабораторного практикума, с учетом индивидуальных психолого-физиологических особенностей учащихся Доказано, что такой подход способствует повышению эффективности работы и развитию творческого потенциала студентов. Предложена процедура обработки данных анкетирования, лежащая в основе комплектования групп.

5) На основе педагогического эксперимента доказано, что увеличение доли самостоятельности студентов, с учетом личностных особенностей, позволяет повысить не только знания, но и формирует умения и навыки.

6) Экспериментально подтверждено, что разработанные нами компьютерные программы, учитывающие особенности восприятия информации, в обучении позволяет управлять учением без личного участия преподавателя. Эффективность обучения при этом обусловлена усилением уровня мотивации.

7) Разработанные нами исследовательские работы повышают интерес студента к дисциплине и формируют их активный творческий потенциал, что позволяет на практике управлять познавательной деятельностью студентов в учебно-исследовательской работе, способствует развитию способностей к перманентному самообразованию, умению самостоятельно приобретать новые знания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время в теории обучения существует немало вопросов требующих разрешения. Постоянно ускоряющийся научно-технический прогресс предъявляет новые требования. Кроме того, развитие науки и техники ведет к устареванию многих практических знаний. Исследование последних лет показывает, что обучение следует проводить, не заостряя внимание студентов на частных явлениях, но в тоже время готовить их к самостоятельному анализу явлений как уже известных, так и тех, что появятся в будущем, в процессе профессиональной деятельности.

Такой подход позволил повысить сознательность восприятия, развитие самостоятельности и интеллектуальных способностей студентов, формировать их научное мышление. Таким образом, мы будем иметь дело с активной личностью обучаемых, способных к решению сложных проблем.

Поставленную цель мы достигли, используя системный подход при отборе и построении базового комплекса физико-химических понятий, который подразумевает представление материала в виде четко структурированного содержания, построенного из включенных друг в друга элементов системы. Это позволило нам отказаться от изучения частных явлений, заменяя их изучением общих закономерностей, а также помогло студентам увидеть преподносимый им материал с разных точек зрения. Анализ литературных данных позволил нам выделить 4 базовых учения: 1) о направлении химических процессов (химическая термодинамика); 2) о скорости химических процессов (химическая кинетика); 3) о строении вещества; 4) о периодичности (о периодическом изменении свойств элементов и их соединений.

Системно-структурный анализ подсистемы "Химическая термодинамика" показал, что выделенные в этой подсистеме понятия и обязательные умения и навыки, являющиеся объектами физической химии, находят свое отражение при изучении всех разделов дисциплины, а это дало нам возможность рассматривать дисциплину "Химия" для нехимических специальностей в техническом университете с точки зрения учения о направлении химических процессов.

Считаем, очень важно было показать студентам, что учение о термодинамике является фундаментом для успешного усвоения химии, а также для применения полученных знаний, в своей будущей профессии. Выдвинутая в нашей работе гипотеза базового изучения термодинамики как системы понятий и законов, принципов и закономерностей, позволило нам полнее реализовать межинтегративные и внутрипредметные связи.

Отбор материала для базового комплекса понятий физической химии был осуществлен по следующим принципам: Научно обоснованная минимизация материала, ограниченная учебной программой и временем изучения курса химии; ^ Связь базового комплекса физико-химических понятий с другими блоками курса химии (реализация внутрипредметных связей); ^ Связь базовых понятий с другими науками и специальными дисциплинами.

Наиболее полно реализовать отобранный комплекс, нам удалось в рамках модульной системы обучения. Эффективность использования технологии модульного обучения в преподавании достигается, если в основу ее структурно-логической схемы заложен комплекс научно-педагогического знания, основными компонентами которого являются: деятельностный подход ориентированный на вскрытие деятельностной структуры и генезиса преподавания знаний; сближение мотивационных потребностей обучения со структурой и содержательной организацией процесса обучения и индивидуализации и персонализации обучения; конструктивные механизмы теории самоорганизации, обуславливающие поддержание устойчивого состояния самостоятельной учебно-познавательной деятельности студентов.

Разработанная нами модель рейтинговой системы контрольных процедур, обеспечивает эффективность технологии модульного обучения за счет создания условий для систематического контроля познавательной деятельности.

Проведенный педагогический эксперимент и анализ его результатов позволяют нам сделать вывод, что разработанное теоретико-методологическое основание технологии модульного обучения при использовании ее в преподавании общеобразовательной дисциплины - химии, обеспечивают более высокий уровень подготовки студентов.

В качестве дальнейшего развития предлагаемой концепции, плодотворной может быть разработка лекционных основ с учетом принципов анд-рогоники, разработка дистанционного обучения, процесс которого может структурироваться по модульному принципу. Разработка теоретического и практического аспекта, создающего условия для формирования акмеологиче-ской профессиональной позиции преподавателя, что в свою очередь будет стимулировать наивысшую продуктивность педагогической деятельности.

1. Амонашвили Ш.А. Как живете дети? -М., 1986. 124с.

2. Ананьев Б.Г. Психология педагогической оценки. -М.: Педагогика. 1988.-с. 128-267.

3. Анастази А. Психологическое тестирование. М., 1982. - 295с.

4. Ангеловски К. Учителя и инновации. М., 1991. - 157с.

5. Андреева И.В. Иванов В.Ф. Практикум по психологии. Л., 1991.- 280с.

6. Антропова М.В., Манке Г.Г., Кузнецова Л.М., Бородкина Г.В. Дифференцированное обучение; педагогическая и физиолого-гигиеническая оценка // Советская педагогика. 1992, №9,10. - с.23.

7. Артамонов Г.Н. Концепция системной реорганизации образования и коренной перестройки учебного и воспитательного процессов. М., 1990.-204с.

8. Архангельский С.И. Учебный процесс в высшей школе; его закономерные основы и методы. М.: Высшая школа. 1980. - 368с.

9. Ахметов Н.С., Азизова М.К., Бадыгина Л.И. Лабораторные и семинарские занятия по неорганической химии. М., 1988 - 303с.

10. Бабанский Ю.К. Интенсификация процесса обучения. М., 1987. - с.59.

11. Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения, обще дидактический аспект. М.: Педагогика. 1977. - 254с.

12. Бадмаев Б.Ц. Психология и методика ускоренного обучения. М.,1998. -272с.

13. Балашов Ю.К., Рыжов В.А. Профессиональная подготовка кадров в условиях капитализма. М.: Высшая школа. 1987. - 174р*~

14. Батышев С.Я. Актуальнее проблемы подготовки рабочих высокой квалификации. М.,1979.

15. Бекирова B.C. Организация модульного обучения по дисциплинам естественнонаучного цикла: Автореф. дис. канд. пед. наук М., 1998 -21с.16