Роль физической и аналитической химии в формировании профессиональной компетентности бакалавра педагогического образования в области базовой науки

ния профессиональными компетенциями, которая позволит ему разграничивать пределы упрощения или усложнения учебного материала для классов общего и углубленного изучения химии. В таких условиях определяющими становятся источники формирования профессиональной компетентности студентов в области базовой науки. Этим и определяется актуальность настоящего исследования.

В своем исследовании мы будем исходить из определения профессиональной компетентности в области базовой науки бакалавра педагогического образования (профиль «Химия») как совокупности взаимосвязанных и взаимообусловленных характеристик личности обучаемого, которые определяют его способность решать профессиональные научные задачи в сфере образования, на основе приобретенных в обучении фундаментальных знаний в области базовой науки, опыта практической деятельности и мотивационно-ценностных отношений.

Согласно ФГОС ВПО по направлению 050100.62 (профиль «Химия»), профессиональный цикл подготовки включает 12 различных химических дисциплин, а также методику обучения химии, каждая из которых нацелена на формирование перечня специальных профессиональных компетенций [3]. Однако системность знаний будущего выпускника предполагает целостное видение химии в составе естественнонаучной картины мира, выделение основных компонентов химических знаний в их взаимосвязи и взаимообусловленности. Она предполагает «такое качество знаний, которое характеризует наличие в сознании обучаемого структурных связей, адекватных связям научных знаний» [4]. Поэтому профессионально-методическая подготовка студентов одной из целей ставит достижение ими профессиональной компетентности в предметной сфере базовой науки химии и, на наш взгляд, должна включать следующее:

• –    овладение основами химической науки, обеспечивающими а) рассмотрение химии как части культуры; б) видение структуры и динамики развития химических знаний и усвоение базового объема знаний на должной глубине;

• –    понимание специфики современного состояния химической науки и степени отражения ее в содержании вузовских и школьных курсов химии;

• –    понимание соотнесенности содержания химических знаний в вузе и школе на основе методологии и методики химии;

• –    овладение химическим языком как средством, способом и результатом освоения химическими знаниями;

• –    понимание инструментальности основных методов химического познания (химического эксперимента, наблюдения, расчетов и т.д.);

  – понимание социальной значимости химии, ее включенности в нашу повседневную жизнь.

В этой связи ведущая роль в формировании профессиональной компетентности бакалавра в области базовой науки принадлежит физической и аналитической химии. Они обобщенно и адекватно отражают основополагающие идеи и представления, логику и структуру науки химии с позиций сегодняшнего дня, вооружают студентов мощным прогностическим аппаратом в виде фундаментальных законов, теорий и закономерностей химической науки и выводят их в сферу практического применения. Изучая эти дисциплины, студенты приобретают методологически значимые, долговечные, инвариантные знания и целый комплекс практических экспериментальных умений, являющихся основой профессиональной компетентности в области базовой науки. Они вооружаются методами физико-химического анализа объектов окружающего мира, идентификации химических объектов через количественные и качественные методы анализа. Эти знания и умения создают условия для инициации, развития и реализации творческого потенциала обучаемого, обеспечивают качественно новый уровень его интеллектуальной культуры.

Ранее нами было показано [3], что в состав компетентности входят три компонента – когнитивный, операционно-деятельностный и мотивационно-ценностный, что соответствует структуре модели деятельности, предложенной А.Н. Леонтьевым [6]. Согласимся с авторами работ [5; 7] в том, что профессиональная компетентность формируется за счет так называемого синергетического эффекта заявленных в ФГОС ВПО компетенций. Она не может быть представлена простым их сложением, поскольку обладает неким мультипликативным свойством, являя собой «усиленный результат, обусловленный взаимосвязями, взаимовлиянием между ними» [7, с. 116].

Когнитивный компонент является основой профессиональной компетентности. Фундаментальные предметно-специфические знания, системы понятий, законы и закономерности физической и аналитической химии явля- ются стержневыми, системообразующими в ее структуре и играют ведущую роль в интеллектуальной успешности профессионала. Важным условием достижения функциональности химических знаний в практике предметного обучения является высокая степень овладения содержанием химического образования, понимания его специфики, содержания и структуры.

Профессионально-методическая подготовка бакалавров в области базовой науки опирается на освоение ими тематических блоков предметного содержания, восприятие и усвоение которых связаны со спецификой объектов химического познания. Отдельные химические дисциплины зачастую представляются студентам сводом сведений о свойствах и превращениях веществ, которые необходимо запомнить. В таком случае содержание курса не становится инструментом познания веществ и химических закономерностей. Отсутствие стройной системы фундаментальных знаний в области базовой науки создает основу для размывания границ между инвариантом химических знаний и вариативной частью в последующей профессиональной деятельности. Поэтому на этапе вузовской подготовки приоритетом должны стать не прагматические, узкоспециализированные знания, а методологически важные, долговечные и инвариантные знания, способствующие целостному восприятию научной картины мира.

Понятие «инвариант» рассматривалось в советский период в рамках реализации единых методологических позиций для отбора содержания, обоснования структуры учебников для вуза и школы. Инвариант научных знаний по химии рассматривался в контексте междисциплинарных связей и формирования материалистического мировоззрения будущих педагогов. Причем тогда акцент ставился на детерминацию зависимости состава, строения и свойств (треугольник Б.М. Кедрова). Однако доминирующий до недавнего времени детерминизм стал постепенно уступать идее множественности путей протекания реакций, влияния на него различных факторов и т.д. [2]. Из всех разделов и учебных курсов химической науки только физическая химия может дать исчерпывающие ответы на вопросы, связанные с протеканием сложных химических процессов. В науке были открыты явления автокатализа, помимо энтропийных процессов в замкнутых системах стали изучаться неэнтропийные процессы в открытых, сложных и нелинейно развивающихся системах, в том числе химических. И наконец, только в физической химии изучается энергия как мера движения и взаимодействия материи.

Содержательная классификация теоретической химии исходит из деления на концепцию строения вещества (химическая статика) и концепцию химических процессов (химическая динамика). Такое деление соответствует основным задачам наиболее развитых химических теорий: квантовой химии (концепция строения) и химической термодинамики (концепция процессов). Основным звеном, или концептуальной системой, связывающей химическую статику и динамику, является учение о химическом равновесии, которое рассматривается на термодинамической основе (А.А. Макареня). Обе эти системы знаний и их связующее звено целенаправленно изучаются в курсе физической химии.

Усиление фундаментальности когнитивного компонента профессиональной компетентности в этой сфере вполне может осуществляться на основе идей синергетической концепции самоорганизации, которые наиболее полно отражены в вузовских учебниках по физической химии. Так, например, понятие «теория процессов» включает не только классическую термодинамику как теорию обратимых процессов, но и современную термодинамику необратимых процессов с рассмотрением вопросов кинетики. В этой области химии получают развитие такие синергетические идеи, как:

• –    множественность проявления свойств веществ, сложных химических систем, нелинейность процесса протекания большинства химических реакций и нестабильность образующихся при этом структур;

• –    самоформирование новых структур за счет когерентного, ансамблевого взаимодействия множества компонентов химических систем и использования внутренних ресурсов;

• –    взаимосвязь веществ живой и неживой природы, идея глобального эволюционизма.

Синергетическое видение химических процессов как кинетических систем основано на понимании множественности проявления свойств веществ, влияния феномена случайности в изменении хода реакции и образования ее продуктов. Принципиальные соображения современной химической кинетики обосновываются квантово-механическими расчетами или даются в термодинамической формулировке. Таким образом, положения химической кинетики (основанной на феноменологии) оказываются производными от более об- щих положений квантовой химии или термодинамики (основанной на расчетах).

В рамках системно-структурных представлений о химическом веществе (химическая динамика) в вузовском обучении химии доминируют детерминированность свойств веществ составом и строением и вытекающие из этого подхода достаточно строгие зависимости: состав – строение – свойства; возможность прогнозирования образования продуктов химических превращений и др. При рассмотрении химического вещества в динамике (как это предполагает синергетическая концепция), а не с позиций статики обнаруживается множество факторов, влияющих на направление хода химических реакций. Природа молекул реагентов, их комплексов, растворители, среда раствора, примеси, автокатализ и даже стенки сосуда в реакционной системе – это далеко не полный перечень внутренних факторов, влияющих на ход реакции и получение определенного вида продукта. Нелинейность протекания химических процессов определяется образованием разнообразных продуктов реакции и возможностью взаимодействия их с одним из исходных веществ, образованием многочисленных промежуточных продуктов. Эти синергетические идеи вносят коррективы в понимание проблемы детерминизма в химии и, соответственно, в процесс прогнозирования образования различных продуктов сложных химических процессов и непременно должны найти отражение в инварианте учебного содержания.

Операционно-деятельностный компонент профессиональной компетентности в области базовой науки мы связываем с технологическим, выделенным в модели А.Н. Леонтьева [6]. Он представлен совокупностью умений субъекта выполнять экспериментальноисследовательские действия, необходимые ему для решения задач педагогической деятельности, и играет большую роль в процессе формирования компетентности, устанавливая связь теоретического и практического в изучаемой науке, позволяя видеть за абстрактными формулами конкретные материальные проявления веществ. Химическое мышление, формируемое в познавательном процессе, состоит из образных и модельных представлений о химическом веществе и его превращениях на микро- и макроуровнях. Безусловно, в качестве специальных способностей будущего педагога выступают логическое мышление, способность к абстрагированию и обобщению, терминологическая память, ассоциативное и образное мышление и др. Например, логическое мышление любого специалиста в области химии проявляется в умениях устанавливать причинно-следственные связи между строением, составом и свойствами веществ, прогнозировать поведение веществ в составе химических систем в конкретных условиях, применять стехиометрические законы и закономерности для выполнения расчетов, решения экспериментальных химических задач и в других аспектах. Особая роль в формировании операционно-деятельностного компонента принадлежит аналитической химии. Если современные представления о химическом процессе, характеризующем объект изучения химии в динамике, базируются на знаниях из физической химии, то аналитическая химия вооружает студентов методами исследования веществ как в классическом его понимании (классические методы исследования), так и современными, инструментальными методами.

Мотивационно-ценностный компонент профессиональной компетентности в области базовой науки мы связываем с мотивационным, выделенным в модели деятельности по А.Н. Леонтьеву [6]. Мы связываем его с социальным характером химической науки, ее обращенностью к проблемам и нуждам человека и общества в целом. И здесь ведущая роль отводится также физической и аналитической химии, методологии и методике обучения химии, основательное знание которых позволит видеть в своей профессиональной деятельности панораму сегодняшней химии, своевременно учитывать эволюцию общих воззрений на базовую науку и др.

В заключение отметим, что формирование профессиональной компетентности бакалавров педагогического образования (профиль «Химия») в области базовой науки происходит исключительно в рамках вариативной части профессионального цикла дисциплин основной образовательной программы, которую формирует самостоятельно каждый вуз. Инвариант такой программы, на наш взгляд, должны составлять фундаментальные знания, экспериментально-практические умения и мотивационно-ценностные отношения, формируемые, в первую очередь, в рамках физической и аналитической химии, а также теории и методики ее обучения. Они являются мощным онтологическим, гносеологическим и аксиологическим базисом развития личности педагога и педагога-исследователя, способствуют формированию научного мировоззрения и информационного потенциала личности, формируют системное мышление и ценностное отношение к фундаментальным знаниям и основным способам практической деятельности в области базовой науки.