Развитие интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии в техническом вузе

10.Оптимальным средством обучения химии будущих специалистов в плане развития интеллектуальных возможностей являются специально-разработанные нами электронные учебно-методические комплексы, совокупность методического обеспечения с включением развивающих заданий, специально разработанных средств обучения, мониторинга развития интеллектуальных возможностей студентов.

С учетом выявленных идей, уровней методологии были определены следующие концептуальные положения: сущность процесса - развитие скрытых интеллектуальных возможностей (конвергентных, дивергентных), обеспечивающих стратегию его саморазвития; объемный процесс развития интеллектуальных возможностей обеспечивает возможность выхода за стандартные программы обучения химии с включением развивающих направлений со специфическим дисциплинарным накоплением; направленность процесса на усиление и совершенствование когнитивных механизмов переработки, представления химической информации в процессе обучения химии; непрерывность процесса развития интеллектуальных возможностей, выступает как средство повышения качества обучения химии и подготовки компетентного специалиста; развитие интеллектуальных возможностей студентов удовлетворяет требованиям современных производств, на основе необходимости проектирования, целеполагания процесса; отражение диалектики взаимосвязи компонентов процесса в интегрированной системе «технический вуз - промышленное предприятие-социум», учет требований работодателя, развитие интеграции системы обучения химии с научной сферой и производством; включение в процесс обучения химии системы когнитивных техник и методов, специальных электронных средств.

Основная цель авторской концепции - изменение содержания и методики обучения химии в техническом вузе с учётом активизации процесса развития интеллектуальных возможностей студентов, ориентированным на приращение системы химических знаний, интеллектуальных умений, стиля мышления. Для достижения поставленной цели в основу разработки модели положены следующие принципы: системности, учитывающий аспекты системного подхода к построению целостного процесса развития интеллектуальных возможностей; интеграции, объединяющий в обучении фундаментальные химические, экологические, исторические, региональные, технико - технологические, социально - экономические знания, активизирующие процесс развития интеллектуальных возможностей студентов; историзма, требующий, отражения историко-логической стороны развития химической науки, современных тенденций использования химических знаний; экологической направленности, раскрывающий причины возникновения глобальных экологических проблем и поиск эффективных способов их решения; когнитивной направленности, обеспечивающий включение когнитивных техник и методов; региональности, учитывающий региональный химический материал, его роль в развитии интеллектуальных возможностей; культурологической направленности, раскрывающий роль химии в развитии культуры, цивилизации; творческой направленности, предполагающий расширение сфер интеллектуальной деятельности, дающий возможность в ходе обучения химии ориентировать студентов на выполнение научных исследований, проектов, на получение конкретного результата; профессиональной направленности, позволяющий процесс развития интеллектуальных возможностей при обучении химии строить с учётом требований будущей профессиональной деятельности. Функционирующая в техническом вузе методическая система выполняла определенные функции: развивающую, направленную на стимулирование и поддержку положительных изменений в развитии интеллектуальных возможностей студентов; интегрирующую, содействующую соединению в одно целое развивающих воздействий технического вуза, промышленного предприятия при обучении химии; регулирующую, связанную с упорядочением процесса развития интеллектуальных возможностей и его влияния на качество обучения; защитную, направленную на нейтрализацию влияния негативных факторов окружающей среды на процесс развития интеллектуальных возможностей; компенсирующую, предполагающую компенсацию недостаточного участия семьи и школы, социума в обеспечении развития интеллектуальных возможностей студента; корректирующую, заключающуюся в осуществлении педагогической коррекции, рефлексии процесса развития интеллектуальных возможностей студентов. При этом отмечаем, что процесс функционирования методической системы происходит благодаря целенаправленным управленческим действиям со стороны вуза и предприятия, с учетом корректировки, рационального использования развивающего потенциала промышленного предприятия.

В третьей главе «Методические особенности проектирования целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии в техническом вузе» показаны методические особенности проектирования целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии в техническом вузе. Раскрыты сущностные особенности состава, структуры интегрированного образовательного пространства, когнитивной компетентности как результата развития интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии, формируемой на основе системы знаний, умений.

Традиционно в педагогическом процессе высшей технической школы мы находим формальные ссылки на необходимость проектирования целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов. Наши наблюдения и специально проведённая диагностика преподавателей вузов Тюменской области показали, что 68% респондентов не проявляют интереса к проектированию процесса развития интеллектуальных возможностей в ходе учебного процесса, 29% педагогов признались, что не считают целесообразным проектирование в собственной профессионально-методической практике, 12% объяснили, что у них нет желания «проектировать что-либо из-за отсутствия материального стимула». Такое положение дел, на наш взгляд, объясняется, с одной стороны, деструктивными социально-экономическими факторами, влияющими на сферу образования, и химического в частности, с другой - барьерами некомпетентности, возникающими в результате недостаточного стремления ряда педагогов повышать уровень своего профессионализма. Опрос студентов технических вузов Тюменской области выявил, что 93 % студентов старших курсов технических вузов Тюменского региона отметили, что «никогда не умели проектировать собственный процесс развития интеллектуальных возможностей» и выразили желание этому учиться. Учитывая научные и практические наработки по педагогическому проектированию, мы проектируем процесс развития интеллектуальных возможностей, который выступает как цель и как средство, выполняя определенные функции в деятельности педагогов, студентов технического вуза, что, безусловно, позволяет достичь гарантированных результатов процесса. При проектировании процесса основываемся на методологических подходах, воплощенных в соответствующей организации процесса обучения химии: диагностическое целеполагание, отбор содержания, создание интегрированного образовательного пространства, адекватного содержанию и целям, отбор адекватных содержанию средств, методов, методик, ориентированных на активизацию процесса развития интеллектуальных возможностей. Логика проектирования целостного процесса развития интеллектуальных возможностей при обучении химии предполагала: включение в учебный план интегрированных курсов и курсов по выбору; пересмотр рабочих программ химических дисциплин, унификацию объёмов, методики преподавания этих дисциплин для студентов различных специальностей, ориентированных на развитие интеллектуальных возможностей студентов; включение системы развивающих заданий, содержательных направлений, исследовательского практикума, специальных когнитивных техник, электронных средств в программы химических дисциплин, в материал лекций, практических, лабораторных занятий, учебных, производственных практик; введение дополнительных учебных курсов, тренингов, в том числе элективных; включение в итоговый государственный экзамен (10 семестр) наиболее значимых вопросов, связанных с содержательными направлениями процесса развития интеллектуальных возможностей. Проектирование процесса строилось на основе поля активного взаимодействия студента, педагога, инженера промышленного предприятия, позволяющего раскрыть интеллектуальные возможности каждого студента. Интегрированное образовательное пространство строится на основе субъект - субъектных, субъект - объектных отношений, включает в себя совокупность подпространств: деятельностное, обеспечивает включение студентов в различные сферы интеллектуальной деятельности; информационное развивает информационные умения, знания; пространство успеха задает высокий уровень мотивации, помощи в преодолении интеллектуальных барьеров; здоровьесберегающее обеспечивает сохранение здоровья студентов; профессиональное ориентирует на вхождение студентов в будущую профессию; пространство инноваций ориентирует на получение конкретного интеллектуального продукта; региональное предполагает учет факторов региона; пространство корпоративного взаимодействия обеспечивает создание комфортной среды в процессе обучения химии.

В рамках компетентностного подхода при проектировании процесса развития интеллектуальных возможностей были учтены «ключевые когнитивной компетентности» будущего специалиста. В традиционной системе высшего технического образования формирование когнитивной компетентности практически не просматривается, исключением являются работы Ю.М. Плотинского, М.А. Холодной, рассматривающих психологические аспекты понятия. «Ключевые когнитивной компетентности» являются «узловыми» понятиями, которые соотносятся со структурными компонентами процесса развития интеллектуальных возможностей и имеют характерные признаки: многофункциональность, надпредметность, междисциплинарность, включающих широкий спектр умственных процессов. Когнитивная компетентность - интегральный показатель, определяющий уровень когнитивной готовности к жизнедеятельности, творчеству в социуме, строится на приращении таких компонентов, как: количественный определяется системой химических знаний, умений; качественный особенностями хранения, переработки, усвоения, преобразования химической информации, что развивает интеллектуальные умения, стиль мышления; динамический показывает динамику развития когнитивного опыта. Через приращение компонентов когнитивной компетентности, как развивающейся, динамической категории, меняется тип познавательного отношения к миру: как студент понимает, объясняет, воспринимает происходящее при обучении химии. Главное различие между студентами с различным уровнем интеллектуальных возможностей в том, что они обладают в разной мере организованной системой химических знаний, которые предопределяют эффективность отдельных когнитивных процессов при обучении химии. В решении задач, круга вопросов, проблем востребованы интеллектуальные умения, навыки (компетенции). Наличие системы химических знаний, интеллектуальных умений, навыков, обеспечивает развитие уровня образованности личности, который проявляется в его компетентности (система знаний, умений, практический опыт). С учетом реализации компетентностного подхода выстраивается иерархическая зависимость:

…интеллектуальные возможности - система химических знаний - компетенции - компетентность - интеллектуальные возможности - новое химическое знание….

Дефициты в организации системы химических знаний являются одним из источников неуспеваемости по химическим дисциплинам. Для объяснения продуктивности важно не столько количество усвоенных химических знаний, сколько важны способы их хранения, оперативность воспроизведения, разнообразие в представлении при обучении химии. Система химических знаний (соответствует квалификационным характеристикам будущих компетентных специалистов) это существующие семантические сети, структура семантических данных, посредством которых студент строит свои собственные представления о происходящем химическом явлении, процессе, а также правила (процедуры), посредством которых субъект использует имеющиеся у него знания. Под химическим знанием понимаем основные закономерности химической области, позволяющие студенту решать конкретные производственные, научные, технические и другие задачи, включающие теоретические, практические, ситуационные, операционные, поведенческие знания, знания о собственном химическом знании. Показателями уровня организации системы химических знаний являются их легкодоступность, пригодность к применению, то есть такой уровень организации, который характеризуется термином «готовность знаний», что означает способность человека оперативно извлекать из памяти, вовремя использовать, переносить химические знания из одних ситуаций в другие. Процессы усвоения системы химических знаний и процесс управления развитием когнитивной компетентности взаимосвязаны: усвоение химических знаний достигается путем различных когнитивных процессов и будет более успешным, чем более развиты эти процессы у обучаемых. С другой стороны, всякий когнитивный процесс протекает тем легче и успешнее, чем более студент вооружен системой химических знаний, умений, необходимых для развития когнитивной компетентности (рис. 3). Высокий уровень когнитивной компетентности предполагает высокий уровень понимания химической проблемы, стиля мышления (состояние и динамичность различных качеств умственной деятельности) проявляющегося в суждениях о происходящих явлениях в конкретной области.

Рис.3. Составные категории процесса развития интеллектуальных возможностей в условиях интегрированного образовательного пространства при обучении химии в техническом вузе.

Семантические составляющие стиля мышления - это показатели, свидетельствующие о достижении того или иного уровня развития мышления, как некоторой обобщенной формы операций и форм мышления, развиваемые на основе таких действий, как: степень умения вырабатывать личностный взгляд на полученную информацию с последующим формированием суждений, мнений (критичность); степень сформированности умения устанавливать причинно-следственные связи (гибкость); умение добиваться поставленной цели с ориентацией на получение конкретного результата (продуктивность); умение порождать оригинальные идеи в условиях разрешения, постановки химических проблем (оригинальность); умение использовать образные, ассоциативные средства для выражения своих мыслей (образность). Состояние и динамичность компонентов стиля мышления свидетельствуют о достижении высокого уровня развития интеллектуальных возможностей.

В диссертации обоснована система средств обучения, направленных на развитие интеллектуальных возможностей, на основе приоритетных принципов использования, разработанных методистами А.А. Грабецким, Л.С. Зазнобиной, Т.С. Назаровой и др. Ведущим средством развития интеллектуальных возможностей при обучении химии в техническом вузе является исследовательский практикум с включением эксперимента исторического, экологического, здоровьесберегающего характера, как разновидность эксперимента, позволяющего моделировать или реконструировать опыт применения химического знания. Педагогическое значение исследовательского практикума в обучении химии, рассмотрение принципа историзма нашло своё отражение в работах методистов М.И. Борисова, В.Н. Верховского, Д. М. Кирюшкина, А.А. Макарени, Д.И. Менделеева, С.Г. Шаповаленко, в частных методиках Г.М. Чернобельской и других ученых. Исследовательский практикум способствует развитию и совершенствованию экспериментальных умений, химических знаний, что развивает интеллектуальные возможности, расширяет умственный кругозор студентов на основе взаимосвязи науки, техники, производства. К важным средствам развития интеллектуальных возможностей относим: средства на печатной основе (синхронические, синоптические, именные, информационные карты, карты - инструкции для проведения исследовательского эксперимента, химические тексты межпредметного содержания, когнитивные карты); химические развивающие задания (необыкновенные вопросы, невероятные ситуации, задания на визуализацию, коммуникативность, культуру умственного труда, система игр, викторин межпредметного характера). В исследовании согласно поставленной цели, методологическими основаниями в наибольшей степени использовались электронные средства, когнитивные техники, технологии развития критического мышления, командного обучения. Под технологиями (вслед за Э.Ф. Зеером, Н.Н. Суртаевой, С.Д.Смирновым), понимаем организацию взаимодействия субъектов образовательного пространства, направленного на создание условий с целью повышения уровня развития интеллектуальных возможностей. Практика использования рассмотренных средств востребована на всех этапах развития интеллектуальных возможностей при обучении химии в техническом вузе.

Таблица 2.

Методические особенности средств, ориентированных на развитие интеллектуальных возможностей

Эффективное сочетание разработанных принципов, подходов, методов, средств активизировали процесс развития интеллектуальных возможностей.

В четвертой главе «Модель методической системы целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии в техническом вузе, особенности ее реализации» рассмотрены сущностные особенности модели методической системы, особенности её реализации по этапам обучения химии в техническом вузе, проведен мониторинг результативности целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов.

Модель методической системы целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии состоит из взаимосвязанных компонентов, способствующих переходу скрытых интеллектуальных возможностей, в - реальные интеллектуальные возможности (рис.4).

Рис.4. Модель методической системы, целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии в техническом вузе.

Ценностно-целевой компонент, строится с учетом требований социального заказа и предполагает подготовку компетентного специалиста с высоким уровнем развития интеллектуальных возможностей, обладающего системой химических знаний, умений, стилем мышления, системой интеллектуально - профессиональных качеств. Предметно - содержательный компонент. Проблема отбора содержания являлась одной из центральных на всех этапах становления методической науки. В диссертации проанализированы закономерности отбора содержания предложенные педагогами, методистами. Отметим некоторые из них, так Л.М. Сморгонский указывает на изучение химического содержания от сложного объекта к менее сложному объекту. Отбор значимого материала для решения задачи формирования знаний о периодическом законе исследует С.Г. Шаповаленко. Учет ведущих научных идей, познавательных задач курса органической химии с целью понимания значимости биологически важных соединений указывает Л.А. Цветков. Рассмотрение учебного материала необходимо строить по числу учений науки с учетом внутридисциплинарных, междисциплинарных связей, отмечает О.С.Зайцев. На усиление развивающей функции химических дисциплин и учет межпредметных связей делает акцент Е.Е. Минченков и др. Необходимость пересмотра содержания возникла в последние годы в связи с изменением социального заказа, предъявляемого к высшей технической школе, выражающегося в требовании к подготовке компетентного специалиста. Для решения этой задачи необходимо не только учесть выявленные тенденции, принципы развития химического содержания, учесть особенности логической структуры предметов, но и раскрыть критерии отбора содержания, подходы к конструированию из него программы учебного предмета, ориентированных на развитие интеллектуальных возможностей студентов.

С позиции нашего исследования наиболее ценными являются принципы отбора содержания, разработанные Е.Е. Минченковым, которые берем за основу и дополняем их, усиливая развивающую функцию учебных предметов, с учетом: совершенствования инвариантного ядра химической науки на теоретических уровнях, отражающих наиболее общие научные теории с учетом межпредметных связей, принципов научности, доступности, систематичности; создания системы интегрированных курсов, курсов по выбору; поэтапного изучения курсов; раскрытия социокультурной значимости химического содержания, что усиливает прогностическую функцию теоретического знания; выделения технико - технологического, регионального содержания, что позволяет раскрыть значение химических теорий для производственной практики в условиях региона и учитывает вопросы взаимосвязи химии, техники, технологии; включения когнитивных знаний усиливает понимание химического материала, его объясняющую функцию; расширения вариативного ядра химической науки с использованием культурологического, исторического материала, дающих студентам целостное представление о взаимосвязи химии и культуры, источниках становления науки; включение социально - экономических, экологических знаний в круг политехнических открывает возможность рассмотреть взаимосвязь сфер химического производства и экономики, охраны интеллектуальной собственности, значения химии в экономике страны, в решении глобальных проблем современности.

Выявленные тенденции, критерии послужили основой отбора содержания и конструирования вузовских программ химических дисциплин, отвечающих требованиям подготовки компетентного специалиста химического профиля. Предлагаемые содержательные направления были включены во все блоки дисциплин (ГСЭ, ЕН, ОПД, СД), но особую смысловую нагрузку несли национально - региональный и вузовский компонент в каждом из названных блоков. Особую смысловую нагрузку несли национально - региональный и вузовский компонент в каждом из названных блоков. Реализация принципов позволила так определить содержание, чтобы, не сообщая огромного количества научных фактов, и оставаясь в объеме утвержденной программы изучаемой дисциплины последовательно раскрывать глубину химического объекта, с учетом всеобщей связи и взаимообусловленности объектов, что обеспечивало развитие системы химических знаний. Накопление и развитие теоретических (декларативных) знаний происходило через усвоение понятий, фактов, теорий строилось с включением исторического материала (мотивация). Накопление и развитие практических (процедурных) знаний связано с развитием экспериментальных умений при проведении химического эксперимента. Включение в содержание материала, объясняющего социально-экономическую, региональную значимость химических процессов, явлений строилось с учетом использования электронных средств (презентация). Отработка операционных знаний происходила при построении когнитивных карт, и строилось с учетом процедур анализа, синтеза, обобщения, представления (реализация). Развитие ситуационных знаний в решении профессиональных вопросов происходило в процессе дискуссий (дискуссия). Иллюстрация химических закономерностей в решении глобальных проблем современности, в том числе экологических строится на основе интеграции. Особое значение мы придавали содержанию, раскрывающему роль химии в развитии культуры, цивилизации - знания социокультурного характера. Накопление поведенческих знаний о собственном химическом знании происходит в процессе рефлексии. Сочетание содержательных направлений развития интеллектуальных возможностей и процесса обучения химии в техническом вузе позволяет построить ряд химических интегрированных дисциплин, ориентированных на приращение системы химических знаний. Экспериментальная работа проходила поэтапно:

· на адаптивном этапе происходит адаптация студентов, выявляется исходный уровень развития интеллектуальных возможностей, при этом, оценив свои знания и интеллектуальные умения как недостаточные, студенты осознавали необходимость развития своих интеллектуальных возможностей. Накопление теоретических (декларативных) знаний строилось с учетом исторического материала, включения студентов в интеллектуальный тренинг, исследовательский практикум. Выявлялись симпатии, осуществлялась мотивация;

· на эвристическом этапе происходит накопление практических (процедурных) знаний на основе отработки процедур анализа, синтеза, обобщения, представления, что развивает совокупность интеллектуальных, экспериментальных умений, происходит расширение поля педагогических воздействий «студент - педагог - инженер промышленного предприятия». В химическое содержание включается материал, объясняющий социально-экономическую, региональную значимость химических процессов и явлений. Студенты изучали интегрированный спецкурс «Региональная химия», составляли мультимедийные презентации;

· на базовом этапе студенты ориентированы на сбор химической информации по широкому спектру проблемного поля с опорой на анали-з химических, экологических проблем с учетом направлений промышленного предприятия, решают профессиональные ситуации, накапливают профессиональные знания, выполняют творческие задания, проекты, интегрированные курсовые работы, участвуют в НИРс. Происходит включение материала, раскрывающего технические, технологические аспекты инженерной мысли. Студенты изучали элективные курсы «Химия. Цивилизация. Культура», «Применение ЭВМ в химической технологии», что развивает информационные, профессиональные умения и навыки. Реализация;

· исследовательский этап характеризуется способностью к порождению объективно но-вых химических идей, выдвижению новых оснований для принятия ре-шений, созданию качественно новых интеллектуальных продуктов и т.д. Происходит накопление ситуационных знаний, умений на основе составления когнитивных карт. Развиваются исследовательские умения и навыки. Студенты изучают интегрированные курсы «Маркетинг в промышленности органического синтеза», «Методика научных исследований в химии». Решения научно - исследовательских проектов происходит в процессе дискуссии;

· основным содержанием прогностического этапа является практическая реализация различных сфер интеллектуальной деятельности получение интеллектуального продукта. Осуществляется накопление поведенческих знаний о собственном химическом знании, знаний рефлексивного, социокультурного характера, через раскрытие роли химии в развитии культуры, цивилизации. Развиваются предметно - продуктивные интеллектуальные возможности, обеспечивающие приращение компонентов культуры, компетентности, нравственности. Студенты изучают курс «Инновационный инжиниринг в химической промышленности», раскрывающий аспекты интеграции с производством, наукой, промышленностью. Интеграция.

Операционно - динамический компонент методической системы повышает сопряженность стадий и механизмов переработки химической информации (мотивация, презентация, реализация, дискуссия, интеграция), через расширение сфер интеллектуальной деятельности на основе включения специальных средств, методов, техник, которые работают на опережающее развитие интеллектуальных возможностей студентов в процессе обучения химии в техническом вузе. Методические приемы по созданию проблемных ситуаций подводили студентов к противоречию и предлагали самостоятельно найти способ решения проблемы через столкновение взглядов, через процедуры сравнения, обобщения, получения выводов из ситуаций, выполнение заданий исследовательского характера с недостаточными, избыточными, ошибочными данными. Активизация деятельности студентов достигалась через вариативные формы обучения химии: творческие проекты, тренинги, система интегрированных курсов, проблемные лекции и др. Про-блемные лекции, построенные на противоречиях во взглядах по производственным вопросам, деловые игры, предусматривающие освое-ние студентами ролей будущей профессиональной деятельности, строились с участием инженеров промышленных предприятий. В рамках взаимодействия «технический Вуз - предприятие-социум» курсовые и дипломные проекты строились на основе заказов промышленных предприятий, внедрялись комбинированные формы проведения занятий, осуществлялось диалоговое взаимодействие в системе «студент вуза - инженер промышленного предприятия; осуществлялся метод проектов, по темам, имеющим приоритетное значение для Тюменского региона. Участие студентов в научно - исследовательской работе, преобразование учебных, технологических практик на базе ООО «Тобольск - Нефтехим» - как одна из продуктивных форм сближения учебной и профессиональ-ной деятельности, в рамках которых получает практическое разрешение химическая проблема, одновременно с этим происходит развитие интеллектуальных возможностей через общение студентов с «инженером». Особую важность имели проблемные лекции ведущих специалистов предприятий города, читаемых студентам с 2003 по 2008 год: «Современные аспекты химических производств ООО «Тобольск - Нефтехим», «Безопасность и экономичность технологии в газо-нефтеперерабатывающем промышленном комплексе», «Комплексная система экологической безопасности промышленного предприятия», «Инновационные аспекты химического производства: проблемы и пути их решения», «Химические, технологические аспекты водоочистных предприятий» и т.д. Компоненты процесса развития интеллектуальных возможностей нашли отражение в учебно-методических комплексах, часть из которых переведена на электронный носитель (таблица 3).

Таблица 3

Элементы УМК для студентов специальности 240401 «Химическая технология органических веществ»

Целостный процесс развития интеллектуальных возможностей при обучении химии строится с использованием таких форм как: «круглый стол», «пресс-конференция», где студенты выдвигают и обосновывают гипотезы, аргументы и контраргументы. Апробировалась, обозначенная в методической литературе методика организации бинарной (преподаватель - студент), тринарной (педагог - студент - инженер) лекций. Реализация модели методической системы подтвердила эффективность использования интегрированных курсов, факультативов, курсов по выбору, включенных в учебный план для студентов специальности 240401 «Химическая технология органических веществ», дополняющих типовой учебный план химических специальностей, за счёт часов, отведённых на дисциплины по выбору: «Региональная химия», «Химия. Цивилизация. Культура», «ЭВМ в химической промышленности», «Инновационный инжиниринг в химии и химической технологии», «Химия в решении глобальных проблем» и др.

В работе использовались комбинированные формы проведения занятий. Лекционно-практические, лекционно-лабораторные, лабораторно-курсовые работы, которые проводились по дисциплинам «Химическое сопротивление материалов», «Процессы и аппараты химической технологии», «Первичная переработка нефти и газа». Междисциплинарные лабораторно-курсовые работы осуществлялись по дисциплине «Химия и технология органических веществ». Внедрение комбинированных форм проведения занятий способствует повышению эффективности учебного процесса за счет увеличения доли и изменения форм самостоятельной работы студентов над изучаемыми курсами. Следует особо сказать об интегрированных курсовых проектах, которые были отмечены призами на региональных, межвузовских конкурсах научных студенческих работ, организованных Тюменским областным общественным фондом им. В.И. Муравленко. Тематика в большей степени носила региональный характер: «Необходимость производства МТБЭ», «Определение состава азеотропной смеси», «Ксилитановые уретаны в клеевых композициях полимерных материалов», «Анализ и рационализация производства «Бутадиен», «Катализаторы нефтехимии» и т.д.

Критериально-оценочный компонент методической системы позволял оценить динамику процесса развития интеллектуальных возможностей: по количественному критерию студенты экспериментальных групп продемонстрировали более высокий образовательный рейтинг, высокую сумму баллов, фиксированных накопительной системой «Портфолио». Результативность научно-исследовательской работы, образовательный рейтинг, свидетельствуют о высоком уровне развития интеллектуальных возможностей студентов экспериментальных групп. Экспериментальные группы, в которых обучение химии строилось по разработанной методической системе, показали рост числа баллов семестровых и текущих аттестаций. Нами разработана система заданий разного уровня, по дисциплинам «Общая и неорганическая химия», «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии», «Химия нефти», выполнение которых позволяет судить об уровне сформированности системы химических знаний. Приведем примеры разноуровневых заданий по теме «Химические, электрохимические свойства металлов», используемых в курсе «Общая и неорганическая химия», с целью проверки уровней сформированности системы химических знаний, интеллектуальных, экспериментальных умений.

Адаптивно - репродуктивный уровень

1. Металлы и сплавы дали названия целым векам (каменный, железный, медный, бронзовый), длившимся тысячелетиями. Расположите века в хронологическом порядке, дайте им характеристику. Приведите примеры древнейших памятников искусства, чудес Света из металлов и сплавов.

2. Назовите химические, электрохимические способы получения металлов, составьте уравнения химических реакций.

3. К небольшому объему раствора CuSO₄ прибавляют в избытке водный раствор аммиака, затем опускают в раствор кусочек металлического цинка. Что наблюдается?

4. Составьте персонифицированные карты открытия щелочных и щелочно - земельных металлов на основе примеров из истории химии.

5. В вашем распоряжении имеются изделия из железа, серебра, кальция. Какой из этих металлов, по вашему мнению (Fe, Ag, Ca) будут разрушаться в атмосфере влажного воздуха? Ответ дайте на основании вычисления ДG⁰₂₉₈ соответствующих процессов.

6. С целью повышения коррозионной стойкости покрытия металлических изделий пассивируют. Для этого их погружают в раствор, содержащий 150 г/л хромового ангидрида и серной кислоты. После пассивации изделия промывают водой и сушат горячим воздухом, затем применяют в промышленности. Составьте схемы соответствующих реакций. Предложите свой способ пассивации железных изделий. Приведите примеры из истории химии.

Предметно - продуктивный уровень

1. Какие общие физические свойства металлов лежат в основе их обработки? Какие виды художественной обработки металлов Вы знаете? Назовите авторов скульптурных композиций из металлов и сплавов в вашем городе и других городах России.

2. Определите электродный потенциал цинка, опущенного в раствор его соли с концентрацией ионов Zn²⁺ 0,001 моль/л.

3. Мысленный эксперимент. В пробирку наливают раствор соли Сr⁺³ и раствор Na₂S. Наблюдают осаждение Сr (ОН)₃. Объясните механизм процесса?

4. Составьте WEB квест на тему «Роль металлов, сплавов в истории цивилизации».

5. При нарушении поверхностного слоя цинкового покрытия на железе идет процесс коррозии вследствие работы гальванопары

____________________

| v

(-) Zn/Zn²⁺ | H₂SO₄ | (Fe) H₂/2Н⁺ (+)

За 48 с работы этой гальванопары через внешнюю цепь протекло 550 Кл электричества. Какая масса Zn растворилась при этом, какой объем водорода выделился на железном катоде?

6. Широкое применение в промышленности находит бертолетова соль, которая потребляется в пиротехнике, производстве спичек и для получения солей хлорной кислоты - перхлоратов. Производство бертолетовой соли - процесс энергоемкий. На получение 1 т соли расходуется около 6000 квт·ч электроэнергии. Объясните сущность химического способа получения хлората калия из «жавелевой воды». Раскройте социокультурную значимость исходных, полученных веществ. Сколько потребуется хлористого калия, хлористого водорода, бихромата натрия для получения 1 т соли.

Продуктивно - творческий уровень

1. История металлов и сплавов интересна и занимательна. С ней связаны глобальные этапы в развитии всего человечества: создание письменности, появление металлических денег, развитие книгопечатания, совершенствование связи, создание первой паровой машины, машины Зингер, первого здания из металла, первого танка и т.д. Дайте характеристику исторической эпохи, в которой произошли данные открытия.

2. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк -- отрицательный электрод, в другом -- положительный. Сравните катодные и анодные процессы в данных гальванических элементах.

3. Мысленный эксперимент. В пробирку наливают раствор соли Сr ³⁺ и раствор персульфата аммония (NH₄)₂S₂O₈, подкисляют серной кислотой и нагревают. Наблюдают изменение окраски. Напишите уравнение химического процесса и расставьте коэффициенты методом полуреакций.

4. Составьте электронную презентацию на тему «Электрохимические системы. Принципы назначения и применения, условия функционирования.

5. В промышленности очень часто возникают ситуации соединения двух металлов. Если алюминий соединить с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислотную, щелочную среду, в условия углекислого газа? Составьте схему гальванического элемента, образующегося при этом. Подсчитайте ЭДС и ДG⁰₂₉₈ этого элемента для стандартных условий.

6. Лужению (покрытию оловом) подвергают жесть для консервных банок, котлов, бидонов, самоваров, мясорубок, медных проводов и т. д. Электролитическое лужение проводят в кислых и щелочных растворах. Олово в кислых растворах образует катионы Sn ²⁺, в щелочных же растворах -- анионы SnO₃²⁺ и SnO₂ ^2-. Составьте схему лужения в кислом и щелочном электролите. Раскройте значимость процесса лужения в промышленности, науке, культуре.

По качественному критерию отмечено приращение составляющих системы химических знаний, умственного кругозора, интеллектуальных умений, стиля мышления, интеллектуально - профессиональных качеств. В ходе исследования была разработана карта педагогической оценки системы химических знаний, умственного кругозора студентов, которая включала методику оценки по пяти выделенным рангам, с возможным оцениванием по 5 бальной шкале (таблица 4).

Таблица 4.

Карта педагогической оценки системы химических знаний, умений

Максимальное количество баллов составляет 30 баллов (каждый блок - 5 баллов), включая такие проявления: 1балл - знания проявляются слабо, есть препятствия, 2 балла - проявляются при стимулирующих факторах, 3 балла - сформированы на среднем уровне, 4 балла - сформированы на уровне выше среднего, 5 баллов на высоком уровне. Для выявления уровня сформированности системы химических знаний, умственного кругозора баллы были переведены в проценты. Самые высокие показатели значений системы химических знаний, умственного кругозора получены на прогностическом этапе (рис.5).

Рис. 5. Показатели системы химических знаний, умений по этапам развития интеллектуальных возможностей студентов

Сущностные основы целостного процесса развития интеллектуальных возможностей, способствуют развитию стиля мышления через следующие характеристики: гибкость, продуктивность, оригинальность, образность, критичность. Семантические характеристики определялись методом экспертной оценки в процессе наблюдения за решением развивающих задач и заданий. Результаты, полученные в ходе педагогического эксперимента, представлены на рисунке 6.

Рис. 6. Показатели стиля мышления будущих специалистов

Положительная динамика показателей стиля мышления связана с положительной динамикой накопления системы химических знаний, умений. По динамическому критерию проявлялась положительная динамика продуктивности учебной, научно - исследовательской деятельности и уровня развития интеллектуальных возможностей студентов в процессе обучения химии. Чем выше уровень развития интеллектуальных возможностей, тем выше продуктивность студентов. Критериально - индикаторные характеристики (система химических знаний, интеллектуальных умений, умственный кругозор, стиль мышления) были положены в основу сформированности уровня когнитивной компетентности. О высоком уровне когнитивной компетентности говорят качественные результаты защиты выпускных квалификационных работ, высокие показатели семестровых аттестаций. Корреляционный анализ когнитивной компетентности и стиля мышления выделил следующую зависимость: сформированный уровень когнитивной компетентности вырабатывает стиль мышления, что носит ценностный аспект для будущего специалиста.

Таблица 5.

Уровни сформированности когнитивной компетентности

Данные эксперимента показывают положительную динамику критериев целостного процесса развития интеллектуальных возможностей, что обеспечивает высокую обученность студентов по химии в техническом вузе.

Таблица 6.

Динамика критериев качества обученности студентов по химии

Наблюдения за дальнейшей деятельностью выпускников с высоким уровнем когнитивной компетентности показал, что они продолжают развивать интеллектуальные возможности, а наиболее успешные поступают в аспирантуру по химическим направлениям. Таким образом, в результате проведенного исследования решены поставленные задачи, подтверждены основные положения гипотезы.

По результатам проведенного исследования сформулированы следующие выводы:

1. Проведенный анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы показывает, что, по мнению многих ученых, условиями активизации процесса развития интеллектуальных возможностей студентов в техническом вузе является не только изменение содержания учебных предметов, но и совершенствование процесса преподавания дисциплин.

2. Историко-логический анализ понятия «интеллектуальные возможности» показал, что процесс развития интеллектуальных возможностей важная линия общего развития личности, при обучении химии с учетом: факторов социокультурных, личностных, нейрофизиологических; условий, обеспечивающих проектирование целостного процесса развития интеллектуальных возможностей, через усиление взаимосвязи с производством, социумом; механизмов, ориентирующих на включение студентов в различные сферы интеллектуальной деятельности.

3. Методологическое обоснование целостного процесса развития интеллектуальных возможностей студентов при обучении химии позволило выстроить концепцию, на основе совокупности методологических подходов (социокультурного, компетентностного, системного, личностно - развивающего, когнитивного, практико - ориентированного), принципов (практикоориентированности, социокультуросообразности, проблемности, экологической, культурологической, региональной направленности, принципа историзма, интеграции и др.), определяющих стратегию, тактику развития интеллектуальных возможностей студентов технического вуза.

4. Разработанная модель методической системы построена с учетом интегрированного образовательного пространства, раскрывает цели и задачи обучения химии в техническом вузе, включает развивающие направления, задачи, этапы, уровни, позволяющие проектировать, организовать образовательный процесс обучения химии в техническом вузе, определять формы реализации и предполагаемый результат процесса развития интеллектуальных возможностей студентов.

5. Охарактеризована система развивающих средств (средства на печатной основе, межпредметные тексты, развивающие задания и задачи, исследовательский практикум с включением исторического эксперимента), ориентирующих на приращение системы химических знаний, интеллектуальных умений, обеспечивающих учебную успешность студентов по химии в техническом вузе, что обеспечивает повышение качества обучения химии в техническом вузе.

6. Активизация целостного процесса развития интеллектуальных возможностей при обучении химии предполагает специально разработанную методику организации образовательного процесса, включающую: разработку учебно-методических комплексов, изменение содержания, форм проведения лекционных, семинарских и практических занятий и др., с учетом требований промышленного предприятия, что обеспечивает включение студентов в интегрированное образовательное пространство как условия развития интеллектуальных возможностей будущего компетентного специалиста.

7. Методическое обеспечение, разработано с учетом активизации целостного процесса развития интеллектуальных возможностей (электронные учебники, когнитивные карты, учебные и методические пособия, раздаточный материал и др.), предполагающие дополненное и по - новому структурированное содержание, обеспечивающих расширение сфер интеллектуальной деятельности, средств контроля за сформированностью системы химических знаний, стиля мышления, качеств будущих специалистов при обучении химии в вузе.

8. Охарактеризованы методические особенности разработки и использования электронных средств при обучении химии: электронные учебно - методические комплексы, электронные учебники, мультимедийные презентации, WEB квесты, видеолекции, видеосеминары, использование которых развивает интеллектуальные возможности каждого студента.

9. Система отбора и конструирования химического содержания положена в основу разработанных программ по курсам «Общей и неорганической химии», «Химии нефти», «Химического сопротивления материалов» и отражена в учебных пособиях для студентов. Экспериментальное исследование показало соответствие курсов принципам развития, научности, доступности и систематичности.