автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Изучение курса общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Тюльков, Игорь Александрович, 2001 год

Введение.

Глава 1. Курс общей химии в системе химического образования высшей и средней школы.

§1.1 Анализ содержания курсов общей химии, изучаемых в вузах и средней школе.

§ 1.2. Химическая термодинамика в курсе общей химии.

§1.3. Методы обучения общей химии в вузах.

§1.4. Семинар в системе обучения студентов общей химии. Методические подходы к проведению семинарских занятий по общей химии в вузе и их обоснование.

§1.5. Роль компьютера в учебном процессе на семинаре при обучении общей химии.

§1.6. Контроль и диагностика результатов обучения студентов на семинарских занятиях.

Глава 2. Формирование концепции обучения студентов общей химии на семинарских занятиях иа основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

§2.1. Отбор материала по химической термодинамике для семинарских занятий по курсу общей химии, построенному на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

§2.2. Построение семинарских занятий по общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

Глава 3. Организация и проведение формирующего эксперимента по обучению студентов общей химии на семинарских занятиях на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

§3.1 Проведение семинара по химической термодинамике по различным методикам.

§3.2 Методика оценивания эффективности проведения семинара по химической термодинамике.

§3.3 Сравнение результатов трех вариантов обучения.

§3.4. Обсуждение результатов и рекомендации по проведению семинара по химической термодинамике.

§3.5. Исследование методики проведения семинаров по общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

§3.6. Результаты исследования эффективности проведения семинарских занятий по общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора и обсуждение результатов.

Выводы.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Изучение курса общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора"

Высшее образование нацелено на обучение специалистов широкого профиля, способных к постоянному творческому поиску и приобретению новых знаний.

Основными целями обучения общей химии являются:

• Создание прочного фундамента теоретических знаний по общей химии, необходимых для успешного изучения других химических дисциплин, предусмотренных учебным планом соответствующих специализаций (физическая, аналитическая, коллоидная, органическая химия и др.), а также ряда учебных дисциплин, связанных с химией (гидрология, метеорология, кристаллография, экология, биохимия, биофизика и др.)

• Формирование у студентов приемов научного мышления для пополнения и применения знаний при решении научно-исследовательских проблем.

В сложившейся практике преподавания курс семинарских занятий по общей химии строится линейно. В подобно построенном курсе отдельные темы образуют непрерывную последовательность тем (химическая термодинамика, кинетика, равновесия в растворах неэлектролитов и электролитов и т.д.), прорабатываемых за время обучения один раз. При такой структуре изложения знания, не усвоенные студентами должным образом на предыдущих семинарах, не могут в полной мере использоваться при изучении последующих тем, а, значит, эффективность обучения падает. При изучении каждой последующей темы учащиеся должны активно привлекать ранее полученные знания. Однако этого не происходит по причине, описанной выше, а также из-за низкой мотивации студентов к изучению курса общей химии. Негативную роль также играет малая связанность тем семинаров. Зачастую последовательность тем является исторически сложившейся или произвольно выбранной вузом. Преподаватели зачастую не объясняют студентам цели изучения химии на естественнонаучных факультетах и не показывают перспектив изучения химии. Не выявляются межпредметные связи между химией и предметами, изучаемыми студентами на своих факультетах или потоках. В результате знания студентов по химии приобретают формальный характер. Это проявляется в том, что:

• Знания, формируются при запоминании материала без понимания его применения.

• Отсутствует соотнесение полученных знаний с прежними представлениями и понятиями (наблюдается так называемое обособление знаний).

Таким образом, основная проблема исследования заключается в формальности знаний по общей химии у студентов нехимических естественнонаучных специальностей вузов. Традиционное построение курса семинаров по общей химии и методы, используемые при обучении, не способствуют формированию осознанных и системных знаний по общей химии для дальнейшего изучения химии в вузе.

Решение данной проблемы лежит в разработке подхода к обучению химий, в основе которого лежит усиление взаимосвязей между различными разделами курса. Это возможно при использовании фундаментального раздела курса общей химии в качестве системообразующего фактора. Под системообразующим фактором нами понимается система теорий, законов и понятий, которые связывают разделы в единый курс.

Термодинамика является одним из основополагающих разделов курса общей химии в вузе. Зачастую обучение студентов естественнонаучных нехимических специальностей начинается с этого раздела. Энергетические изменения являются внутренней сущностью химических процессов, позволяющие глубже понять закономерность их протекания.

В связи с этим актуальной представляется разработка методики проведения семинаров по общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

Актуальность обусловлена: необходимостью устранения формализма знаний по общей химии у студентов естественнонаучных специальностей вузов; назревшими в высшей школе условиями для построения курса общей химии на основе системообразующего фактора; слабой разработанностью в методике обучения химии задачи построения курса семинарских занятий по общей химии на основе системообразующего фактора.

Основная идея работы заключается в переосмыслении содержания курса семинаров по общей химии и в разработке нового методического подхода к обучению общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

Объект исследования: процесс обучения общей химии на естественнонаучных факультетах вузов.

Предмет исследования: структура курса семинарских занятий по общей химии на основе термодинамики как системообразующего фактора.

Цель данного исследования заключается в разработке построения содержания и организации обучения общей химии студентов естественнонаучных нехимических специальностей вузов на основе химической термодинамики, как системообразующего фактора.

В настоящей работе была выдвинута гипотеза, что формирование прочного фундамента знаний по химической термодинамике, построение системы семинаров по общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора, выявление взаимосвязи раздела химической термодинамики с остальными разделами данного курса и с другими естественнонаучными дисциплинами, позволит студентам осознать общую химию, как целостную систему, направленную на:

• получение системных и осознанных знаний по общей химии;

• формирование основ научного мышления.

Цель и гипотеза обусловили следующие задачи исследования:

I. Провести констатирующее исследование: а) проанализировать педагогическую, методическую и научную литературу по теме исследования; б) проанализировать учебные программы и учебные планы, используемые на различных факультетах; в) выявить исходный уровень знаний студентов.

II. Разработать методически обоснованную концепцию построения курса семинарских занятий по общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

III. Разработать методический подход к проведению семинарских занятий по курсу общей химии: а) разработать систему семинаров по общей химии, построенную на основе химической термодинамики как системообразующего фактора; б) разработать методику проведения семинара по химической термодинамике.

IV. Проверить эффективность предлагаемого методического подхода.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обеспечена:

• опорой на выводы психологической науки, общей и частной дидактики;

• использованием разнообразных методов исследования, адекватных поставленным задачам.

В работе использовались следующие методы исследования: анализ психолого-педагогической литературы по проблеме исследования, методы констатирующего исследования и формирующего эксперимента, системный подход, методы педагогического исследования с использованием специально разработанных заданий для диагностики формируемых знаний, тестирование, качественный и количественный анализ ответов студентов, математическая обработка результатов исследования и их методическая интерпретация.

Исследование проводилось в несколько этапов (1996 - 2000 гг.):

1. Констатирующее исследование, которое позволило теоретически изучить состояние исследуемой проблемы, определить цели, предмет, задачи, гипотезу исследования.

2. Теоретический этап по разработке концепции построения курса семинарских занятий по общей химии на основе химической термодинамики как системообразующего фактора.

3. Экспериментальный этап по организации и проведению педагогического эксперимента с целью проверки эффективности проведения семинара по химической термодинамике. Анализ и интерпретация результатов этого этапа исследования.

4. Экспериментальный этап по организации и проведению педагогического эксперимента с целью проверки выдвинутой рабочей гипотезы.

5. Заключительный этап по анализу и интерпретации результатов педагогического эксперимента, обобщению результатов всего исследования, формированию научных выводов.

Научная новизна:

• Создана новая система обучения студентов на семинарах по общей химии, в основу которой положена химическая термодинамика, в качестве системообразующего фактора.

• Создан комплект дидактических материалов для методического обеспечения предлагаемого курса (планы семинаров, тестирующая компьютерная программа по химической термодинамике, комплекс заданий вводного, рубежного и итогового контроля).

Теоретическая значимость работы состоит в создании методических основ курса семинарских занятий по общей химии, построенного на основе химической термодинамики как системообразующего фактора. Обоснована необходимость построения курса на основе этого подхода.

Практическая значимость работы: предлагаемый методический подход к созданию и использованию системы семинарских занятий по общей химии дает возможность применять его при обучении общей химии в вузе.

Достоверность результатов обусловлена выбором адекватных современных методов исследования, положительными значениями показателей эффективности разработанного подхода к обучению общей химии.

Апробация и внедрение результатов.

Результаты исследования обсуждались на:

VIII Международной конференции-выставке "Информационные технологии в образовании", Москва, 1998 г.;

Всероссийском научно-методическом семинаре в МПГУ им. В. И. Ленина, 1998 г. научной конференции «Ломоносовские чтения-99», Секция «Методические проблемы непрерывного образования», подсекция «Химия и экология», Москва, 1999 г.;

Международной научно-практической конференции «Совершенствование преподавания химии в школе и вузе», Иркутск, 1999 г.

Международном конгрессе «Наука и образование на пороге III тысячелетия». Минск, 2000 г.

XLVIII Герценовских чтениях (Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Актуальные проблемы современного химико-педагогического и химического образования"), С.-Петербург, 2001 г. заседании лаборатории химии ИОСО РАО, 2001 г. заседании кафедры неорганической химии и методики обучения химии МПГУ им. В. И. Ленина, 2001 г.

Результаты исследования используются в практике работы кафедры общей химии химического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Ее содержание изложено на 107 страницах. Полный текст диссертации состоит из 177 страниц. В работу включено 55 рисунков, 17 таблиц, 3 схемы. Список использованной литературы содержит 229 наименование, из них 23 на иностранных языках. В приложениях приводятся содержание раздела «Химическая термодинамика» в различных программах по общей химии; межпредметные связи, выявленные при анализе программ по общей химии; полный текст теста по химической термодинамике, разработанный автором; результаты выполнения студентами заданий контрольного среза знаний учащихся; варианты заданий коллоквиумов и результаты их выполнения; результаты выполнения заданий итоговой работы.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Выводы

1. В исследовании было доказано и научно обосновано, что химическая термодинамика может быть использована в качестве системообразующего фактора при построении курса семинаров по общей химии. Это является важным условием формирования основ научного мышления.

2. Доказано, что использование в обучении общей химии химической термодинамики как системообразующего фактора, требует следующих методических решений: использование

• метода проблемного обучения;

• обучающего компьютерного комплекса;

• тестового компьютерного комплекса;

• внутри- и межпредметной интеграции для повышения у студентов мотивации к изучению химии; а также написание и защита рефератов о применении химической термодинамики в будущей деятельности студентов.

3. Доказано, что разработанная на основе химической термодинамики как системообразующего фактора система семинаров по общей химии, сопровождающаяся переструктурированием содержания и специальной организацией учебного процесса, способствует формированию научного мышления студентов.

4. Показано, что использование химической термодинамики как системообразующего фактора на семинарских занятиях способствует более эффективному усвоению содержания всего курса общей химии в целом.

5. Разработанная и научно обоснованная методика проведения комбинированного семинара по химической термодинамике, сочетающая громкую речь преподавателя и студентов с индивидуальной работой обучаемых на компьютере по обучающим программам, способствует достаточно высоким результатам усвоения материала по химической термодинамике.

6. Диагностическое исследование на основе созданной автором индивидуализированной компьютерной тестовой программы доказало, что у студентов формируются полные знания по химической термодинамике.

7. При анализе содержания семинаров на основе химической термодинамики, как системообразующего фактора, выявлена и обоснована необходимость введения для студентов факультета фундаментальной медицины МГУ семинара «Основные понятия теории неравновесных химических процессов», как логического развития основ классической термодинамики.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Тюльков, Игорь Александрович, Москва

1. Автоматизированная обучающая система "Дисфор".//Новые информационные технологии в университетском образовании. Сб. научебном тр. Российской научн.-метод, конф. Новосибирск. 1994. Ч. 2. С.118

2. Автоматизированный обучающий курс "Окислительно-восстановительные процес-сы"//Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993. -С. 18

3. Автоматизированный обучающий курс "Пиролиз углеводородных газов до этиле-на"//Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993. -С.18

4. Автоматизированный обучающий курс "Растворимость. Приготовление растворов и их взаимодействие'У/Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993.-С. 17

5. Автоматизированный обучающий курс "Теория электролитической диссоциа-ции"//Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993. - С.18

6. Автоматизированный обучающий курс "Термохимические расчеты'У/Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993. - С. 17

7. Автоматизированный обучающий курс "Химические равновесия. Расчеты равновесных систем'У/Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993.-С.19

8. Автоматизированный учебный курс "Минеральные удобрения "//Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993. - С. 18

9. Автоматизированный учебный курс "Неорганические соединения" .//Каталог фонда алгоритмов и программ учебного назначения. М.: НИИВО, 1993. - С. 16

10. Азимов А. Краткая история химии. Развитие идей и представлений в химии. М.: Мир, 1983, 189 с.

11. Анорганикум // Под ред. Л. Кольдица. В 2-х т. М.: Мир, 1984.

12. АРМС в теоретическом курсе "изучение энергетики химических реакций"// II Всесо-юзн.научн.-практ.конф. "ТСО-91". Ч. II "Учебно-лабораторное оборудование". Челябинск, 1991. С. 44

13. АРМС в теоретическом курсе "Основы строения вещества"// II Всесоюзн.научн,-практ.конф. "ТСО-91". Ч. II "Учебно-лабораторное оборудование". Челябинск, 1991. С. 14

14. Архангельская О. В., Тюльков И. А. Формирование системных знаний о химической термодинамике у студентов нехимических специальностей вузов//Сб. материалов Ме

15. V ждународной научно-практической конференции «Совершенствование преподаванияхимии в школе и вузе». Иркутск. 1999. - С. 58-59.

16. Архангельская О.В., Зайцев О.С., Тюльков И.А. Совершенствование преподавания химии с помощью компьютера//Сб. материалов VIII Международной конференции-выставки "Информационные технологии в образовании". Москва, 1998. - С. 15-16.

17. Архангельская О.В., Казакова Е.Ф., Лобода Т.П., Соколовская Е.М, Тюльков И.А. Сборник задач по общей химии. Часть I. М.: Химический факультет МГУ, 1999. - 61 с.

18. Архангельская О.В., Казакова Е.Ф., Лобода Т.П., Соколовская Е.М, Тюльков И.А. Сборник задач по общей химии. Часть II. М.: Химический факультет МГУ, 2001. - 40 е.

19. Архангельская О.В., Русняк Ю.И. Методическая разработка по курсу общей химии для студентов первого курса факультета фундаментальной медицины //Под ред.

20. Л. А. Асланова. М.: Химический факультета МГУ, 1997. - 51 с.

21. Архангельская О.В., Тюльков И.А. Трудная задача? Начнем по порядку. .II Химия в школе, №2, 2000. С. 61-65.

22. Архангельский С. И. Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы. М.: Высш. школа, 1980. - 368 с.

23. Афанасьев М.Ю. Компьютеризация обучения экономистов. /Под ред. Б. П. Суворова. М.: Изд-во МГУ, 1993.- 182 с.

24. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1998. - 743 с.

25. Ахметов Н.С., Азиева М.К., Бадыгина Л.И. Лабораторные и семинарские занятия по неорганической химии. М.: Высшая школа, 1999. 366 с.

26. Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения. М.: Педагогика, 1977. - 254 с.

27. Бекетов Н.Н. Избранные произведения по физической химии. Харьков: Изд-во Харьк. ун-та, 1955.-276 с.35.