Следующее базовое понятие теории проблемного обучения — проблемный вопрос [3]. Вопросы-проблемы, как правило, ставятся преподавателем для всей группы студентов. Вопрос-проблема может включать элементы противоречий, что вызывает со стороны обучающихся стремление высказать свои суждения, предположения. Например, «Растения дышат днем и ночью кислородом, но когда же происходит обогащение им воздуха?» В данный вопрос включен элемент противоречия, связанный с сопоставлением сущности важнейших биологических процессов — дыхания и фотосинтеза.
      Вопрос об исходном ключевом понятии в теории проблемного обучения спорен. Чаще всего ряд авторов выделяет понятия «проблемная задача» или «учебная проблема», отождествляя их [3; 7]. Структуру любой проблемной задачи образуют три компонента:
      1) исходное состояние;
      2) возможный способ преобразования;
      3) конечный результат [9]. Типология задач приведена в таблице 1.
 
      Таблица 1
      КЛАССИФИКАЦИЯ ПОИСКОВЫХ ЗАДАЧ ПО СУЩНОСТИ И СТЕПЕНИ СЛОЖНОСТИ
      ("+" — известно, определено; «-» — неизвестно)
      

      По таблице 1 можно определить 4 группы сложности учебных проблемных задач:
      1) научная задача, отнесенная к разряду классических, на основе которой изучается классическая методика решения проблемных научных задач учеными (тип I);
      2) задачи с одним неизвестным (типы II, III, IV);
      3) задачи с двумя неизвестными (типы V, VI, VII);
      4) научная проблемная задача, в которой самостоятельно выдвинутая цель предполагает и самостоятельное решение (тип VIII).
      В зависимости от сложности поисковой задачи могут быть разные пути ее решения:
      1) копирование действий преподавателя (исследователя);
      2) действия по аналогии;
      3) использование знакомого алгоритма в новых условиях;
      4) составление нового алгоритма под руководством преподавателя;
      5) самостоятельное решение студентом исследовательской задачи.
      Любое ли интеллектуальное затруднение создает проблемную ситуацию? Как подойти к формулировке и типологии проблемных задач по предмету? В химии, например, некоторые лекторы и методисты в формулировке учебных проблем идут от типовых аспектных проблем науки [8].
     
      Схема 2.
      Типы проблемных задач с учетом аспектных проблем науки:
     
     
      Используя схему 2, легко сформулировать аспектные проблемы науки, являющиеся базой для построения учебных проблем. Как следует из представленной схемы, можно выделить шесть аспектных научных проблем в курсе химии (схема 2а):
      1) взаимосвязь между составом вещества и его свойствами;
      2) взаимосвязь между составом вещества и его строением;
      3) взаимосвязь строения вещества с его свойствами;
      4) взаимосвязь между составом вещества и способами его получения и применения;
      5) взаимосвязь между свойствами вещества и способами его получения и применения;
      6) взаимосвязь путей получения и способов применения вещества с его строением.
      Если задача по условию будет более сложной, то она представляет собой комбинации этих проблем:
      1) взаимосвязь между составом вещества, его строением и свойствами;
      2) взаимосвязь между составом вещества, его строением и способами получения и применения;
      3) взаимосвязь строения вещества с его свойствами и способами применения;
      4) зависимость способов получения и применения вещества от его состава, структуры и свойств.
      Подобный подход целесообразно использовать и в биологии, учитывая структурно-функциональные формы жизни и взаимодействие с окружающей средой. Анализируя содержание схемы 2б, можно выделить пять основных типов проблемных задач по биологии:
      1) влияние окружающей среды на генетическую информацию;
      2) взаимодействие особи с окружающей средой;
      3) взаимодействие популяции с окружающей средой;
      4) взаимодействие сообщества с окружающей средой;
      5) взаимодействие биома с окружающей средой.
      Таким образом, проблемной можно считать учебную задачу, которая:
      1) соответствует основным типам аспектных проблем конкретной науки и смежных областей;
      2) решается с применением методов данной науки и определенного алгоритма;
      3) имеет разные уровни сложности с учетом подготовки студента.
      Обобщенная схема методического подхода при решении проблемной задачи включает следующие шаги: постановку проблемы преподавателем и создание проблемной ситуации — осознание студентами необходимости ее решения — выдвижение гипотез о путях решения проблемы — организация педагогом студентов на решение проблемы — решение проблемы, в процессе которого усваиваются новые знания, познаются пути и способы решения, студенты вооружаются новыми методами познания [8].
      Следовательно, в процессе проблемного обучения активно приобретаются не только конкретные знания по предмету, но и знания о средствах их наиболее эффективного усвоения и применения, о методике исследовательского подхода и приемах рационального мышления. Правильно построенная система проблемного обучения позволяет рациональными педагогическими средствами целенаправленно развивать познавательную самостоятельность и творческие способности обучающихся.
 
      ЛИТЕРАТУРА
      1. Дорно, И. В. Проблемное обучение в школе. Учебно-методическое пособие для студентов-заочников. — М.: Просвещение, 1983.
      2. Ильницкая, И. А. Проблемные ситуации и пути их создания на уроке. — М.: Знание, 1985.
      3. Кудрявцев, В. Т. Проблемное обучение: истоки, сущность, перспективы. — М.: Знание, 1991.
      4. Лернер, И. Я. Дидактические основы методов обучения. — М.: Педагогика, 1981.
      5. Матюшкин, А. М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. — М.: Педагогика, 1972.
      6. Махмутов, М. И Организация проблемного обучения в школе. Книга для учителей — М.: Просвещение, 1977.
      7. Махмутов, М. И. Проблемное обучение. Основные вопросы теории. — М.: Педагогика, 1975.
      8. Проблемное обучение в педагогическом институте: Методические рекомендации. – Вологда: ВГПИ, 1983.
      9. Сергиевский, В. В. Научное творчество Тезисы лекций. — М.: МИФИ, 1992. — 40 с.
 
     
      Модульное структурирование содержания дисциплин химического цикла.
      Ст. препод. Ю. Д. Шевкопляс, доц. 3. В. Киреева.
 
      Модульная технология соединяет в себе сущность проблемного и программированного обучения. В рамках модульной технологии успешно решаются проблемы отбора и структурирования содержания образования, интеграции знаний, приобретаемых в ходе изучения смежных дисциплин, дифференциации обучения с целью формирования индивидуальности будущего специалиста. Разработка и внедрение модульного обучения является одним из направлений учебно-методической работы преподавателей кафедры химии Вологодского педуниверситета.
      Основой обучения является учебный модуль, который представляет собой блок учебной информации, взаимосвязанный с другими блоками и характеризуемый следующими признаками: обозначенной целью усвоения; составом объектов изучения; условиями начала изучения; продолжительностью изучения; направленностью и значимостью результатов усвоения; формами контроля за усвоением и шкалой оценок результатов. Как лингво-дидактическая категория учебный модуль отражает: 1) направленность отбора и структурирования содержания, исходя из целей обучения; 2) относительную самостоятельность модуля при сохранении коммуникативности и единства учебной программы, учебного плана; 3) структуру и логику учебной дисциплины; 4) практическую пригодность для индивидуализации обучения.
      Модульный принцип положен в основу построения образовательных стандартов высшего профессионального образования. Использование этого принципа в рамках учебного плана факультета, представляющего из себя совокупность информационно-деятельностных модулей (общекультурных, базовых и специальных дисциплин), придает процессу обучения необходимые качества — управляемость, гибкость и динамичность; позволяет студенту формировать индивидуальную стратегию обучения и самообразования, внедрять в учебный процесс сетевой график контрольных мероприятий.
      Модульной технологии обучения соответствует рейтинговый контроль, методологической основой построения которого является квалиметрия.
      Реализация междисциплинарных связей, предусматривающая структурирование учебной информации в соответствии с познавательной деятельностью будущего специалиста, позволяет представить отдельные учебные дисциплины (разделы или темы) как части определенных ступеней в иерархии профессиональной подготовки. Каждая из них может содержать ряд междисциплинарных модулей, имеющих индивидуальный характер и объединенных едиными требованиями к уровню сформированного результата профессиональной подготовки. В работе В.В. Карпова [1] модули общенаучной подготовки классифицируются по признаку преимущественного формирования аналитико-синтетического уровня профессиональной подготовки: 1) модули алгоритмического уровня; конечный результат усвоения — формирование общенаучных умений и навыков; 2) модули творческого интеллектуального уровня; результат — усвоение специальных дисциплин. При этом в каждый модуль входят темы и разделы как ретроспективных, так и завершающих дисциплин.
      Приведенная классификация модулей не является единственной. Можно их типизировать по роли, которую они играют в процессе познания: 1) вводно-корректировочные модули (тип А), базирующиеся на общенаучной лексике (понятиях); 2) познавательные (гносеологические) модули (тип В), отражающие достаточный минимум основной профильной лексики (понятий); 3) операционные модули (тип С), соответствующие терминологии специализации и функционально способствующие активизации умений и навыков. Целям фундаментального образования соответствует сочетание модулей типов А и В, целям профессионального образования — сочетание модулей В и С.
      Основным средством модульного обучения является модульная программа. Разработка программы начинается с процесса структурирования содержания по дисциплинам цикла. При этом акцент делается на изменение деятельности преподавателя: она в значительной степени теряет ориентацию на достижение частных результатов, а подчинена требованиям, предъявляемым в целом к специальности. Преподаватель и студенты должны четко представлять, когда и для чего потребуются знания по изучаемой дисциплине.
      Выделение модулей, их типизация обусловлены общедидактическими целями, спецификой теоретической базы курса, ведущей концептуальной системой, обеспечивающими единство подходов в изучении элементов модульной программы. Информация, входящая в модуль, может иметь различную сложность и глубину при четко выраженной структуре и единой целостности, направленной на достижение интегрированной дидактической цели. Поскольку в связи с непрерывным развитием научного знания учебный материал должен периодически обновляться, в модуле целесообразно предусмотреть постоянную и вариативную части.
      В структуре каждого модуля выделены:
      — название модуля, время и продолжительность изучения;
      — цель и задачи усвоения модуля;
      — базовая концептуальная (теоретическая) основа модуля;
      — система понятий и ключевых терминов (тезаурус);
      — краткое содержание (аннотация) модуля;
      — теоретическое обеспечение (программа, учебные пособия, библиография основных разделов);
      — лабораторное обеспечение;
      — тренинговые дидактические материалы и методические указания для самостоятельного изучения модуля;
      — сроки и формы контроля (текущий, рубежный, итоговый);
      — критерии общей оценки усвоения модуля.
      Модуль любого уровня представляет собой граф, содержащий n узлов. Узел соответствует учебному элементу (УЭ) модуля. Помимо содержательных элементов (УЭ1 ... УЭn-2) каждый модуль включает три обязательных узла: вводно-корректировочный (УЭ0), реализующий раскрытие интегративных и частных дидактических целей; резюме (УЭn-1), обобщающее содержание модуля; контрольный (УЭn).
      Логика взаимосвязи дисциплин химического цикла, а также опыт работы нашей кафедры и других педагогических вузов по подготовке учителей химии позволили выделить следующие обязательные содержательные элементы (дисциплины) учебного плана специализации «учитель химии», представленные на схеме 1.
     
      Схема 1
      Граф специализации «учитель химии».
     
      Роль вводно-корректировочного элемента выполняет курс «Введение в специальность», на роль резюмирующего могут претендовать интегрированные курсы, например: «Концепции современного естествознания», «Химия окружающей среды».
      Первый этап составления рабочих программ по учебным дисциплинам начинают с определения глобальной (интегративной) дидактической цели, которая, как правило, должна соответствовать избранной специальности обучаемого.
      На втором этапе в соответствии с дидактическими целями выбирается ведущая концептуальная система модуля. Тот факт, что в современном естествознании преобладает эволюционно-синергетический подход, вовсе не означает, что эта парадигма должна определять структуру любой учебной дисциплины. Так, например, при построении модуля «Органическая химия» (см. схему 2) в основу положено учение о реакционной системе, а не теория самоорганизующихся каталитических систем, соответствующая эволюционно-синергетической парадигме естествознания. Это позволяет обеспечить преемственность знаний по органической химии, полученных студентом в средней школе, где в рассмотрении вопросов органической химии доминирует структурная теория. Вторая причина, накладывающая серьезные ограничения на выбор ведущей концептуальной системы, — наличие доступных учебных пособий.
      Третий этап построения гносеологического модуля включает составление тезауруса (основные понятия, законы и закономерности, необходимые для описания содержания модуля в рамках избранной концептуальной системы). Так, тезаурус учебной дисциплины «Органическая химия» для студентов, обучающихся по специальности «Биология» и получающих дополнительную квалификацию учителя химии, насчитывает около двухсот наиболее часто употребляемых, специфических для органической химии понятий.
      Четвертый этап — построение графа. При этом используется логико-системный анализ, цель которого — установить связи основных понятий модуля. Схема 3 иллюстрирует граф содержания одного из восьми модулей курса органической химии. Построение модуля зависит не только от логики науки, большую роль играют традиции и опыт развития науки и преподавания, интуиция ученого и преподавателя.
     
      Схема 2.
      Обобщенная схема модуля учебного курса «Органическая химия» и его взаимодействие с ведущей концептуальной системой.
      Обозначения: Т и Э — соотношение теории и эксперимента.
     
      Схема 3.
      Граф содержания модуля «Ароматичность» курса органической химии.
     
      Обозначение понятий:
      1 — ненасыщенность, 2 — непредельность, 3 — карбоциклические ароматические соединения, 4 — гетероциклические ароматические соединения, 5 — функциональные производные, 6 — ?-связь, 7 — ?-связь, 8 — полярность связи, 9 — поляризуемость связи, 10 — копланарность молекулы, 11 — сопряжение, 12 — типы сопряжения, 13 — резонансная стабилизация, 14 — делокализация связи, 15 — правило Хюккеля, 16 — реакционная способность, 17 — реакции замещения, 18 — реакции присоединения, 19 — электрофильные реагенты, 20 — нуклеофильные реагенты, 21 — радикальные реагенты, 22 — катализаторы (кислоты и основания Льюиса), 23 — условия проведения реакций, 24 — интермедианты 25 — правила ориентации, 26 — согласованная ориентация, 27 — несогласованная ориентация, 28 — термодинамическая устойчивость, 29 — ароматичность, 30 — неароматичность, 31 — антиароматичность, 32 — получение, 33 -— устойчивость к действию окислителей.
      После того как в структуре содержания выделены учебные элементы, модуль дополняется вводно-корректировочным (УЭo), обобщающим (УЭn-1) и контрольным (УЭn) элементами. Для реализации модульного обучения в органической химии начато создание учебно-методического комплекса. Изданы методические рекомендации к самостоятельной работе студентов «Задания к практическим занятиям по органической химии», ч. I и II.— Вологда, «Русь», 1997.
      Число выделяемых содержательных модулей определяется спецификой содержания и объемом учебного курса, что отражено в таблице 1.
 
      Таблица 1
      ВЫДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ В УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИНАХ КАФЕДРЫ ХИМИИ
      

      Структурирование содержания представляет собой первый необходимый шаг построения модульной технологии обучения. Следующий шаг — оценка функциональности содержания.
      При определении функциональности содержания обучения конкретной дисциплины разумно придерживаться следующего алгоритма:
      — проводить анализ видов профессионально-практической деятельности будущего специалиста и задач, разрешаемых на основе применения знаний и умений, предусмотренных в процессе ее изучения;
      — на основе анализа целесообразно создавать проекты проблемно-модульного изучения дисциплины, ориентированные на профессионально-творческую деятельность;
      — с учетом траекторий интересов будущего специалиста составлять индивидуальные программы его учебной и исследовательской деятельности на кафедре. Разработка индивидуальных учебных планов и сетевого индивидуального графика контрольных мероприятий в сотворчестве преподавателя и студента.
      Такая программа может включать в себя модули: а) обязательные для всех студентов, изучающих данную дисциплину; б) элективные — по выбору студентов, интересующихся углубленным изучением дисциплины; в) изучаемые факультативно. В соответствии с такой программой студент получает возможность целеустремленно и в основном самостоятельно наметить и реализовать траекторию развития своего опыта профессионально-творческой деятельности. Реализация проблемно-модульной технологии обучения требует преодоления узкопредметной ограниченности, фрагментарности знаний. Это возможно при организации тесных межкафедральных контактов преподавателей при решении задач подготовки будущих специалистов.
     
      ЛИТЕРАТУРА
      1. Карпов, В. В Профессиональная подготовка как основа непрерывного образования // Проблемы непрерывного технического образования. — Л., 1991.
      2. Коробейникова, Л. А., Киреева, З. В., Кузнецова, О. Б., Шевкопляс, Ю. Д., Ширикова, О. И. Модульное структурирование учебных курсов химического цикла. Тезисы докл. – Вологда: Русь, 1996.
 
     
      ПРОГРАММА элективного курса «Химические основы экологии».
      Проф. Л. А. Коробейникова.
 
      Пояснительная записка
      Экология — междисциплинарная область знаний. При решении экологических вопросов многие интересные проблемы возникают на стыке наук. В курсе «Химические основы экологии» предлагается взглянуть на проблемы экологии сквозь призму химических знаний.
      Выбор содержания курса обусловлен несколькими особенностями:
      1. Для глубокого понимания современной экологической ситуации (как на планете, так в региональном и локальном масштабе) образованному человеку совершенно необходимо знание химических основ и причин возникающих экологических ситуаций и кризисов.
      2. Химия является неотъемлемой частью процесса развития цивилизации: без современной химической науки и химического производства человек просто не смог бы полноценно существовать на Земле.
      3. Рассмотрение экологических вопросов требует наряду с традиционными аспектами — социальным, биологическим и географическим — химического подхода.
      Только при многостороннем подходе будет реализован принцип комплексности экологического образования и воспитания и системности формируемого экологического мировоззрения. Учебный курс «Химические основы экологии» предлагается студентам IV-V курса как элективный. Он имеет целью формирование целостного, системного химического знания при рассмотрении экологических проблем любого уровня.
      В организации изучения курса целесообразно использование всех форм и методов вузовского преподавания: лекций, семинаров, практикума, полевой практики, научно-исследовательских заданий. Своеобразие учебно-методического комплекса предмета обусловливают следующие черты:
      — доминирование в лекциях, практикуме, полевых практиках проблемного подхода;
      — в проведении семинаров отдается предпочтение таким приемам обучения, как деловые игры, прогнозирование, проектирование, защита проектов, дискуссии, «мозговой штурм»;
      — планирование экспериментального исследования и выполнение модельного эксперимента;
      — на полевой практике выполняется задание по комплексной оценке экологического состояния природного или природно-антропогенного комплекса с оформлением экологического паспорта на изучаемый объект. В комплексной практике можно использовать объекты, получившие различный статус: а) охраняемые, б) нуждающиеся в охране, в) предназначенные для проведения измерений на определенной стадии мониторинга и экологической паспортизации.
      Параллельно с лекционным курсом, практикумом и полевой практикой студенты работают над реферативной или исследовательской темой и защищают ее на зачете.
      Главный результат изучения элективного курса заинтересованными студентами состоит в том, чтобы при формировании стереотипа мышления и деятельности ввести в сознание обучаемого экологический императив. При этом усваивается рациональный алгоритм мыследеятельности: выявить экологическое несоответствие или противоречие и возможные его причины — сформулировать экологическую проблему — обсудить возможные пути ее решения — выбрать наиболее рациональный путь — всесторонне обсудить и отрецензировать его сторонниками проекта и его оппонентами — предусмотреть его положительные и негативные последствия — найти средства для реализации проекта.
      В обучении действиям и поступкам незаменимы деловые игры по разработке проектов, приближенные к реальным условиям:
      1. Проект экологически комфортного дома.
      2. Рациональный проект землепользования на территории Вологодской области.
      3. Расчет нормы минеральных удобрений на основе КАХОП (комплексного агрохимического проектирования).
      4. Проект экологически чистого крестьянского хозяйства (пришкольного, дачного участка).
      5. Проект районного бюджета с учетом планируемых экологических и природоохранных преобразований в районе.
      Все эти игры требуют комплексных знаний и являются эколого-экономическими по своей сути.
 
      Примерный тематический план.
      

      Аннотация к темам программы
      1. Введение в экологическую химию. Задачи экологической химии. Роль химических веществ в адаптации живых организмов к условиям окружающей среды([1], с. 3-24; [7]; [10]; [11]; ЦЗ]; [16]; [23]).
      2. Химические элементы в биосфере. Биогенные и второстепенные элементы; макро- и микроэлементы. Содержание биогенных элементов в биосфере и теле человека. Биогенные элементы — связующее звено между живой и неживой природой. Биогеохимические циклы элементов. Блочная модель круговорота биогенных элементов в природе.
      Круговороты азота, фосфора и углерода в природе.
      Второстепенные элементы: роль стронция и ртути в биосфере. Эколого-химическая картина происхождения и развития жизни на Земле. Химические компоненты в группе абиотических факторов и их воздействие на живые организмы ([1 ], с. 25-61; [6]; 17 |; [9 |; [10]; [11 ]; [121; [13]).
      3. Вещества — загрязнители окружающей среды. Понятие о хемосфере Земли. Токсичность среды. Стандарты качества окружающей среды ([1 ], с. 70-86; [5]; [6]; [12]; |14); [15]; [16]; [181; [22]).
      4. Химико-экологические проблемы атмосферы. Строение, состав атмосферы и его изменения. Изменение климата как следствие «парникового эффекта».
      Химические реакции в атмосфере и их защитные функции.
      «Озонный щит» и «озонная дыра».
      Загрязнители тропосферы: оксид серы (кислотные дожди); оксиды азота (фотохимический смог); монооксид углерода, экологические ловушки; пылевое загрязнение воздуха городов ([1] с. 87-119; [5]; [6]; 17]; [9]; [10]; [13]; [14]; [15]; [16]; [17]; [18]; [21]; [22]; [23]).
      5. Химико-экологические проблемы гидросферы. Понятие о гидрологическом цикле, чистой и загрязненной воде, эвтрофикации водоемов. Сточные воды и их обработка. Металлы — загрязнители воды: ртуть, свинец, кадмий и др. Другие загрязнители воды: хлорорганические и фосфорорганические соединения, поверхностно-активные вещества, синтетические полимеры, нефть, кислотные осадки. Тепловое загрязнение воды ([1]с. 120-154; [5]; [61; [7]; [9]; [10]; [11]; [14]; [15]; [17]; [18]; [19]; [22]; [23]).
      6. Эколого-химические проблемы литосферы. Природные ресурсы. Пестициды. Удобрения. Регуляторы роста и развития растений. Химические источники и составляющие пищи ([1]с. 155-181; [6]; [7]; [8]; [9]; [10]; [11]; [13]; [201; [21]; [22]; [23]).
      7. Радиоактивное загрязнение среды. Природа и источники радиации. Типы поражений живых объектов, вызываемых радиацией ([1], с. 182-189; [6]; [12]; [16]; [17]; [18]; [20]; [21]).
      8. Эколого-химические проблемы энергетики. Использование энергии атома. Использование энергии Солнца. Производство биоэнергии. Водородная энергетика ([1], с. 190-202; [6]; [91; [131; [15]; [16]: [18]; [20]; [21]; [23]).
      9. Химико-экологический мониторинг. Химические показатели среды, используемые в мониторинге. Химические методы анализа. Понятие о биоиндикации.
      Комплексный контроль за состоянием окружающей среды ([1], с. 203-213; [12]).
     
      Примерная тематика семинаров
      1. Экогенные заболевания растений, животных и человека, связанные с накоплением различных элементов в окружающей среде (тема 1).
      2. Диспут по проблемам «озонной дыры», «парникового эффекта», «кислотных дождей» (тема 4).
      3. Дискуссия по проблеме дефицита чистой воды на Земле и выбору путей ее решения (тема 5).
      4. Диспут «Химизация сельского хозяйства: польза и вред» (тема 6).
      5. Обсуждение доклада студентов на тему: «Чернобыль и его последствия» (тема 7).
      6. Обсуждение доклада по теме «Атомная энергетика и ее безопасность» (тема 8).
      7. Оценка экологического состояния северо-запада Европейской части России по показателям эколого-химического мониторинга. Трансграничные экологические проблемы региона (тема 9).
     
      Примерный перечень лабораторно-практических работ
     
      Тема 2.
      1. Качественные реакции при определении содержания биогенных элементов в неорганических и органических веществах [30; 31].
     
      Тема 3.
      2. Качественное и количественное определение нитратов и нитритов в растительных и пищевых объектах [2].
      3. Определение содержания пыли в воздухе.
      4. Определение содержания ПАВ в природной воде [2].
     
      Тема 4.
      5. Определение содержания диоксида углерода в воздухе помещений [27].
      6. Определение наличия озона в приземном слое атмосферы [27].
      7. Определение содержания металлов в атмосферной пыли [30].
      8. Методика подфакельных наблюдений [2].
     
      Тема 5.
      9. Экспресс-анализ питьевой воды [26].
      10. Модельный опыт по очистке сточных вод [32].
     
      Тема 6.
      11. Определение обменной и гидролитической кислотности почвы, содержания азота, фосфора, калия.
      12. Биоиндикационная роль растений в определении кислотности почвы (растения-индикаторы) и в разведке полезных ископаемых (растения-рудознатцы) [2].
     
      Тема 7.
      13. Определение величины радиоактивности окружающей среды [27].
     
      Тема 8
      14. Определение содержания свинца в моторном топливе. Вычисление степени загрязнения среды свинцом при работе разных двигателей внутреннего сгорания [30].
     
      Тема 9
      15. Недельный мониторинг в аквариуме [30; 25].
      Практикум проводится после лекций в варианте «погружения».
     
      Реферативно-исследовательские задания для самостоятельного выполнения студентами.
      1. Сопоставление результатов в использовании методов химического и биологического контроля за состоянием окружающей среды (на примере г. Вологды).
      2. Подфакельные наблюдения (объекты: котельная, огневые и дымовые факелы заводов и т. п.).
      3. Экологический паспорт водного источника (родника, колодца, места водозабора питьевой воды, озера, пруда) в черте города.
      4. Экологический паспорт пахотного угодья.
      5. Экологический паспорт школы (или отдельного учебного помещения).
      6. Экологическая оценка места отдыха людей.
      Задания выполняются в период комплексной производственной практики.
     
      ЛИТЕРАТУРА.
      Основные пособия.
      1. Шустов, С. Б., Шустова, Л. В. Химические основы экологии. — М.: Просвещение, 1996. — 240 с.
      2. Методы изучения состояния окружающей среды / Под ред. Л. А. Коробейниковой. Ч. 1. – Вологда: Русь, 1996. — 140 с.
      3. Методы изучения состояния окружающей среды / Под ред. Л. А. Коробейниковой. Ч. 2. - Вологда, 1996 - 104 с.
      4. Школьный эколого-химический кружок. — Вологда, 1992. - 26 с.
     
      II. Дополнительная литература.
      5. Беспамятное, Г. П., Кротов, Ю. А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. - Л.: Химия, 1985.
      6. Браун, Т., Лемей, Г. Ю. Химия — в центре наук.: В 2-х томах. - М.: Мир, 1978.
      7. Будыко, М. И. Глобальная экология. - М.: Наука, 1977.
      8. Боков, В. А. и др. Геоэкология. – Симферополь: Таврия, 1996.
      9. Васнецов, А. Л. Экологическая и биофизическая химия. - М.: Наука, 1989.
      10. Вернадский, В. И. Биосфера. - М.: Наука, 1967.
      11. Кемп, П., Арме, К. Введение в биологию. - М.: Мир, 1988.
      12. Мецлер, Д. Биохимия: В 3-х томах. - М.: Мир, 1980.
      13. Одум, Ю. Экология: В 2-х томах. - М.: Мир, 1986.
      14. Охрана окружающей среды / Под ред. С.В.Белова. - М.: Высшая школа, 1991.
      15. Путилов, А. В. и др. Охрана окружающей среды. - М.: Химия, 1991.
      16. Радость познания. Популярная энциклопедия: В 4-х томах. - М.: Мир, 1983.
      17. Родионов, А. И. и др. Техника защиты окружающей среды. — М.: Химия, 1989.
      18. Тимашев, С. В. Роль химических факторов в эволюции природных систем // Успехи химии. - 1991. - Т. 60. - Вып. II. - С.2292-2331.
      19. Тинсли, И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. - М.: Мир, 1982.
      20. Фримантл, М. Химия в действии: В 2-х томах. - М.: Мир, 1991.
      21. Хефлинг, Г. Тревога в 2000 году: Бомбы замедленного действия. - М.: Мысль, 1990.
      22. Химия окружающей среды /Под ред. Дж. О. М. Бокриса. - М.: Химия, 1982.
      23. Яншин, А. Л., Мелуа, А. И. Уроки экологических просчетов. - М.: Мысль, 1991.
     
      III. Книги из серии «Практическая экология для школьников и студентов».
      24. Выявление и изучение школьниками природных объектов, подлежащих охране. / Под ред. Л. А. Коробейниковой. - Вологда, 1994. -146 с.
      25. Изучаем водоемы. Как исследовать озера и пруды / Под ред. Л. А. Коробейниковой и Г. А. Воробьева. - Вологда: Русь, 1994. - 146 с.
      26. Изучение и охрана родников / Под ред. Л. А. Коробейниковой. - Вологда, 1993. - 24 с.
      27. Экологическая паспортизация школ / Под ред. Л. А. Коробейниковой. - Вологда, 1993. - 44 с.
      28. Соколов, Л. И., Лебедева, Е. А. Экологически безопасное крестьянское хозяйство. - Вологда, 1996. - 286 с.
      29. Шестакова, Л. Г. и др. Эколого-экономическая игра «Распределение видов землепользования на территории Вологодской области». См. с. 79.
      30. Логинов, Н. Я., Воскресенский, А. Г., Солодкин, И. С. Аналитическая химия. Учебное пособие для студентов химико-биологических и биолого-химических специальностей педагогических институтов. — М.: Просвещение, 1983.
      31. Васильева, Н. В., Куплетская, Н. Б., Смолина, Т. А. Практические работы по органической химии. — М.: Просвещение, 1978.
      32. Эколого-химический кружок. — Вологда, 1992. - 23 с.
     
      Деловые игры как одна из форм учебно-воспитательной работы.
      Доц. О. Б. Кузнецова, проф. Л. А. Коробейникова, доц. 3. В. Киреева, доц. О. И. Ширикова.
 
      На кафедре химии накоплен достаточный опыт в использовании деловых игр как активных форм учебно-воспитательной работы со студентами. Деловые игры применяются в преподавании таких дисциплин, как основы химической технологии, методика преподавания химии, экология. При подготовке и проведении деловых игр решается целый комплекс учебно-воспитательных задач:
      — актуализация и комплексное применение знаний по разным дисциплинам специальности;
      — усвоение ролевых обязанностей специалистов, алгоритмов деятельности и поведения в соответствии с инструкцией или объявленной ситуацией;
      — реализация индивидуальных возможностей студентов в коллективной работе над проектом; сопоставление своего вклада с коллективным результатом труда группы;
      — адекватная оценка и самооценка проделанной работы, возможности реализации проекта в конкретных условиях.
      К играм разрабатываются инструкции, которые включают список литературы, специально подобранные материалы, распределение ролей между участниками, примерное описание предлагаемой роли, требования к исполнению задания.
      Специфика дисциплин кафедры химии обусловливает выбор целей, содержания и характера деловых игр.
      1. Деловые игры по проектированию химического производства.
      В процессе преподавания химической технологии актуальными являются проблемы, связанные с проектированием технологического процесса конкретных химических производств. При одинаковой общей учебной проблеме вариативность проектов зависит от заданного сырья, способов получения химической продукции и аппаратурного оформления процесса производства.
      По данной проблеме читается вводная лекция. На практическом занятии перед студентами ставится цель — разработать проект строительства химического производства в соответствии с принципами экологической и экономической целесообразности, комплексного использования сырья, энергии, переработки и использования отходов.
      При проведении игры студенты разбиваются на творческие группы для выполнения конкретных заданий. В каждой группе выбирается руководитель, проектировщики-изыскатели, технологи, конструкторы, исследователи, специалисты по охране труда и технике безопасности, химики-экологи.
      К игре разрабатываются инструкции, которые включают:
      — описание должностных обязанностей специалистов;
      — перечень основных знаний и умений, которыми должен оперировать студент, исполняя конкретную роль;
      — требования к оформлению и обоснованию задания.
      Общие требования к выполнению учебных проектов по проектированию технологических процессов и строительству предприятий следующие:
      а) обосновать экономико-географическое положение производства: расположение относительно транспортных путей, источников сырья и энергии, возможность кооперирования с другими производствами в использовании сырья и отходов, потребности региона в выпускаемой продукции, наличие трудовых ресурсов;
      б) составить принципиальный проект технологической схемы производства в соответствии с современными представлениями об общих закономерностях химико-технологических процессов;
      в) предложить конструкторские обоснования при выборе типовых реакторов в соответствии с современными требованиями обеспечения эффективности, надежности и безопасности химического производства;
      г) учесть необходимость обеспечения безопасных условий труда работников и в целом нормальной экологической ситуации в регионе.
     
      Примеры инструкций для студентов
      А. Руководитель проекта получает консультацию у преподавателя по разработке проекта, распределяет обязанности между студентами в группе, осуществляет общее руководство группой, контроль за подготовкой проектных материалов, обосновывает их научную и экономическую целесообразность, соответствие современным технологическим требованиям. Несет персональную ответственность за обеспечение безопасных условий труда на производстве и выполнение конституционных требований по охране труда и окружающей среды. Обеспечивает высокую результативность работы группы, строгую трудовую дисциплину.
      Б. В обязанности изыскателей-проектировщиков входит:
      — обоснование места строительства химического производства; для этого необходимо знать экономическую географию, основные требования, предъявляемые к крупным стройкам;
      — выбор географического пункта для размещения производства, составление карты-схемы. При этом должны быть соблюдены следующие условия:
      а) наличие железной дороги, связанной с основной транспортной сетью страны. Это необходимо для обеспечения строительства — подвоза стройматериалов, сырья и вывоза готовой продукции;
      б) близкое расположение реки, поскольку большинство химических производств требует больших затрат чистой воды;
      в) обеспечение электроэнергией;
      г) учет реальной экологической обстановки в регионе и удовлетворение технологии производства экологическим требованиям.
      В. В обязанности технологов входит учет и реализация общих научных принципов организации химического производства; выбор технологии на основании физико-химических особенностей реакции, осуществление оптимального технологического режима и обоснование технологической схемы производства.
      Технологи должны знать закономерности химических реакций и принципы составления технологических схем, уметь обосновывать оптимальные условия проведения химических реакций в производственных условиях, производить расчеты выхода продукции по стехиометрическим схемам.
      Г. Группа конструкторов разрабатывает аппараты и коммуникации, подбирает конструкционные материалы для создания основных аппаратов производства. Для этого надо знать требования к реализации оптимального режима технологического процесса, конструктивные особенности типовых аппаратов химического производства, свойства основных конструкционных материалов, уметь подготовить схемы и чертежи аппаратов.
      Д. Научно-исследовательская группа обеспечивает внедрение на производстве современных достижений науки, повышающих эффективность производства: ведет поиск новых видов сырья, катализаторов, безотходных и малоотходных технологий.
      Возможные виды заданий для научно-исследовательской группы:
      а) сравнить имеющиеся технологии производства заданного продукта, выявить их положительные признаки и недостатки;
      б) определить направления научного поиска;
      в) найти иные способы получения заданного промышленного химического продукта;
      г) составить прогноз о замене катализаторов химического производства; выбрать для разработки наиболее перспективный путь решения научной проблемы: повышение активности катализатора при низких температурах; повышение сроков действия катализатора; реконструирование регенерационной стадии; внедрение катализаторов нового типа.
      Е. Группа охраны труда и техники безопасности обеспечивает безопасные условия труда на производстве, изучает возможные причины возникновения аварийных ситуаций на производстве и разрабатывает мероприятия по их предотвращению, составляет инструкцию по технике безопасности для работников предприятия, осуществляет контроль за соблюдением правил безопасного труда.
      Ж. Группа по охране окружающей среды отвечает за выполнение конституционных требований по охране окружающей среды, разрабатывает мероприятия по обеспечению экологического равновесия; совместно с технологами и проектировщиками работает над проблемой создания безотходных технологий. В задание этой группы входит изучение возможных причин загрязнения окружающей среды вблизи производства и анализ их влияния на природные объекты — атмосферу, водные источники, почву, растения, животных и человека.
     
      2. Разработка проекта экологически чистого дома.
      В соответствии с обозначенными проблемами весьма актуальной является деловая игра по коллективному проектированию экологически чистого дома. Опыт проведения такой игры показал ее целесообразность и высокую эффективность в организации воспитательной работы не только со студентами, но и со школьниками. Каждая группа получает вариант задания по разработке проекта экологически чистого дома, находящегося в определенной местности, с учетом типа населенного пункта, расстояния до большого города, близости транспортных магистралей, формы рельефа и типа ландшафта, близости водоемов, торговых центров и т.д.
      Участникам предлагаются составленные блоки полезной информации для выбора места строительства дома и стройматериалов, подвода энергии, водоснабжения и канализации; устройства экологически чистого двора; даются советы дизайнера по оформлению интерьера, комнатному цветоводству.
      При разработке проектов участники игры учитывают состав условной семьи. Предлагаются различные варианты: разное число работоспособных членов семьи, детей и представителей старших поколений, лиц, имеющих хронические заболевания (астма, аллергия и другие), различная материальная обеспеченность семей и т.д.
      Психологические критерии оценки проекта учитывают функциональное назначение помещений дома, формы поведения обитателей.
      Весь проект оформляется в виде 2-4-х плакатов. Затем проводится публичная защита проектов. При защите кратко докладывается суть проекта. Члены группы дают ответы на вопросы оппонентов.
     
      3. Разработка проекта бюджета с учетом природоохранных мероприятий.
      Большой интерес представляют игры, которые отражают современную социально-экономическую и экологическую ситуацию на территории России. Одной из таких игр, используемых в нашей работе, является игра «Райстрад», разработанная Щербаковым.
      Для проведения деловой игры из ее участников создаются группы, представляющие собой разные комиссии местного народного собрания: бюджетную, экологическую, промышленную, сельскохозяйственную, транспортную, по торговле, здравоохранению и образованию.
      В качестве идеи проекта рассматривается улучшение экологической ситуации в населенном пункте. Дается экономическое обоснование ее улучшения, и на этой основе составляется бюджет района при оптимальном финансировании образования, здравоохранения и других областей общественной жизни.
      В игре предлагаются 12 вариантов бюджета, учитывающих стоимость и эффективность некоторых природоохранных мероприятий на местном металлургическом комбинате: газопылеочистка и очистка воды; стоимость и возможность увеличения доходов промышленности и сельского хозяйства от проводимых природоохранных мероприятий. Материалы игры дополнены анализом исполнения бюджета в предыдущем году, прейскурантом некоторых строительных работ, экономико-статистическими данными по численности населения и его занятости в отраслях экономики района, указанием роли и вклада промышленности и сельскохозяйственных предприятий в бюджет района.
      Задачей комиссий является рассмотрение и выбор варианта осуществления природоохранных мероприятий с учетом предложенной информации.
      Особенностью данной игры является приобретение навыков комплексного подхода к решению проблемы; проведение простейших экономических расчетов, умение реально сформировать приходные и расходные статьи бюджета и обосновать социальную и экономическую целесообразность проводимых мероприятий.
      Несмотря на то, что студенты естественно-географического факультета не получают специального экономического образования, они успешно справляются с заданиями этой игры.
     
      Оценка деловой игры
      В качестве примера приводится схема экспертной оценки выступления каждой группы, участвующей в игре. С этой целью создается комиссия из преподавателей и студентов, выполняющих роль экспертов. Комиссией оцениваются в баллах:
      — четкость постановки цели и задач;
      — целесообразность защищаемого проекта;
      — использование литературы;
      — практическая значимость;
      — пути решения экологических проблем;
      — наглядность;
      — обоснованность исходных положений, суждений, выводов;
      — культура выступления;
      — культура участия в дискуссиях, желание пойти на конструктивные уступки, компромисс.
      Каждому члену экспертной комиссии выдается лист учета для суммирования баллов и подведения итогов.
      Проведение этой формы работы со студентами, школьниками и учителями показывает ее эффективность в формировании познавательной деятельности, приобретении умений и навыков общения, гуманного отношения к окружающему миру.
     
      ЛИТЕРАТУРА
      1. Вентцель, Е.С. Элементы теории игр.— М.: Физматгиз, 1959. - 67 с.
      2. Ширикова, О.И., Коробейникова, Л.А. Ролевые игры на уроках химии // Химия в школе. - 1991. -№3. - С. 31-36.
      3. Кларин, М.В. Инновационные модели обучения в зарубежных педагогических поисках. - М.: Арена, 1994. - 151 с.
 
     
      Эколого-экономическая игра «Землепользование на территории Вологодской области».
      Ст. преп. Л. Г. Шестакова, студ. IV курса О. Любенкова.
 
      В реальной жизни часто трудно заинтересовать студентов и старших школьников вопросами организации сельского хозяйства. Чтобы научить анализировать ситуации, принимать оптимальные решения, необходимо обучать в деловых играх.
      Деловые игры различаются по целям и конкретным задачам, а также по объему осмысливаемой и перерабатываемой информации.
      Главной целью и итогом предлагаемой деловой игры является осознание того, что определенная региональная модель землепользования формируется как рациональное отображение комплекса природных и экономических условий.
      В каждой деловой игре предлагается инструктивная и содержательная информация:
      1. Текст задания для участников игры.
      2. Руководство для куратора игры.
      3. Пакет конкретной информации по содержанию игры.
      Всем участникам игры предлагается четко выполнять основные установки и требования игры, изложенные ниже.
     
      1. Инструкция для участников игры.
      Человек, решающий, каким путем зарабатывать средства к существованию в определенном месте, обычно должен тщательно рассмотреть и сопоставить многие природные и экономические факторы.
      Например, фермер должен принять в расчет 1) климатические условия, 2) почвы, 3) потребительский спрос, 4) стоимость продукции и 5) надежность доставки. Сложность выбора делает его намерение рискованным: фермер, допускающий слишком много ошибок, может навсегда проститься с фермерской деятельностью.
      При этом следует учесть, что все решения, принимаемые по использованию земли, по сути — компромиссы. Земля не разделена четко на благоприятные для занятий сельским хозяйством районы.
      Обычно сельскохозяйственная деятельность становится все менее доходной (доходы перестают покрывать расходы) по мере удаления от места ее идеального размещения. Поэтому фермеры стараются выращивать те культуры, на которых можно заработать больше, чем затрачено на их выращивание, или развивать такие отрасли животноводства, которые принесут больший доход.
      В ходе игры необходимо составить план размещения производства и реализации сельскохозяйственных культур в Вологодской области. Задачей участников является распределение земли под набор культур таким образом, чтобы сделать максимальным чистый доход области в целом. Следует учесть три природные переменные (плодородие почв, заболоченность, годовую сумму температур, превышающих +10°С) и одну экономическую переменную (расстояние до рынка сбыта).
      Выгода от каждой отрасли сельского хозяйства и каждой культуры снижается, если природные условия не являются для нее идеальными.
      По мере удаления от рынка сбыта большая часть потенциального дохода должна тратиться на оплату доставки. Цена доставки зависит как от перевозимого груза, так и от расстояния перевозки. В данном задании молочные продукты считаются приблизительно в 3 раза дороже зерновых, но их транспортировка стоит в 6 раз дороже (см.: Приложение 1). Транспортные связи на карте (см.: Приложения 2-5) идут от центра одного квадрата к центру следующего квадрата горизонтально, вертикально или по диагонали. Общая стоимость перевозки вычисляется путем умножения транспортного тарифа для данной культуры (Приложение 1) на количество звеньев, рассчитанных, чтобы попасть в квадрат рынка сбыта. Транспортные расходы вычисляются по формуле: РАСХОДЫ НА ТРАНСПОРТИРОВКУ = ТАРИФ*КОЛИЧЕСТВО КВАДРАТОВ ДО РЫНКА (Т*Р).
     
      План действий участников игры.
      1. Обсудите факторы, влияющие на принятие решения по землепользованию. К ним относятся климат, почвы, рельеф местности, перечень сельскохозяйственных культур, предыдущий вид землепользования, потребности рынка, обученность работников, застройка и многие другие факторы.
      2. Запомните, что каждый игрок имеет возможность планировать (дать свой вариант плана) для целой области.
      3. Получив задание, запомните, что целью является такое размещение землепользования, при котором обеспечивается максимальный доход.
      4. Поясните суть задания на примере: а) выберите любой квадрат, возьмите какую-нибудь культуру, найдите ее стоимость в таблице; б) посмотрите, какие штрафы (если они имеются) налагаются на эту культуру в данном квадрате; в) определите цену доставки товара на рынок сбыта; г) вычтите штрафы и цену доставки из стоимости; д) сравните результат с результатом другой культуры.
     
      2. Руководство для куратора игры.
      Задание в деловой игре имеет целью познакомить играющих с приемами общения, сравнения и компромисса. Решение по использованию земель в конкретном месте почти всегда принимается как компромисс. При этом учитываются природные, экономические, политические факторы.
      В результате выполнения этого задания участники игры выполняют следующие действия:
      1. Находят нужный участок на нескольких картах, использующих различные графические легенды.
      2. Дают интегральную оценку воздействия комплекса неблагоприятных условий.
      3. Измеряют расстояние и вычисляют стоимость транспортировки товара на рынок сбыта.
      4. Реализуют принцип географического замещения, который гласит, что высокодоходное использование земли может заменить (и часто совсем смещает) низкодоходное землепользование с предпочтительного для него местоположения.
      5. Выделяют некоторые главные из природных и экономических факторов, от которых зависит размещение главнейших сельскохозяйственных культур на территории Вологодской области.
      Время, отводимое на игру, составляет 2-3 академических часа, в зависимости от степени подготовленности играющих. Для участников игры необходимы учебные материалы: прилагаемые инструкции, карты и «ответный» лист каждой играющей группы.
      Учебник по географии Вологодской области поможет играющим в поисках оптимального решения.
      Главным итогом выполнения данного задания является осознание принципов формирования определенной региональной модели землепользования.
      В нашей простой модели мир сведен до уровня трех природных переменных (плодородие почв, тепло и влага) и одной экономической переменной (расстояние до рынка сбыта). На их примере играющие могут понять сложность планирования в реальном мире. Это ценный результат, он удержит от принятия непродуманных решений и при решении других природно-экономических проблем.
      Куратор игры должен быть готов выслушать жалобы на количество вычислений и разрядить обстановку шуткой, а также предложить недовольным поискать пути упрощения решения или напомнить игрокам, что если они не в состоянии найти оптимальное соотношение в легком аудиторном упражнении, то могут не рассчитывать на хорошую работу в реальной жизни. В конце концов, деловая игра — один из вариантов реального мира. После этого можно пойти на компромисс и разрешить выполнять работу группами (чтобы ускорить ее) или индивидуально — по желанию игроков. После выполнения задания следует собрать листки, проверить и объяснить результаты, выявить лучший вариант.
      Время, отводимое на игру, можно сократить, если все карты сделаны на пленке и используются методом наложения.
     
      3. Информация в пакете помощи.
      Вам требуется решить, какие сельскохозяйственные культуры или отрасли животноводства являются наиболее подходящими в различных частях области. Поэтому используйте следующие источники информации:
      1. Карты плодородия почв, заболоченности и агроклиматического районирования (приложения 2-4).
      Карты «упрощают» Вологодскую область до набора квадратов, но ее общие очертания все же прослеживаются (в целом территория области считается условной).
      2. Приложение 1, показывающее потенциальный доход от каждой культуры при идеальных условиях, а также штрафы за неправильные оценку и учет природных условий, транспортные тарифы. Доходность того или иного типа использования земель в каждом квадрате рассчитывается по формуле:
      Д=Ц-П-ТР,
      где Д — доход; Ц — рыночная цена продукции; П — штрафы за неправильные оценку и учет природных условий; ТР — расходы на транспортировку в заданном квадрате.
     
      Задание для участников игры.
      Подберите на карте для каждого квадрата (их 56) один из видов землепользования, указанных в таблице. Каждый квадрат может иметь только один оптимальный вид землепользования. При равном числе баллов доходности, полученных двумя видами землепользования, обоснуйте выбор одного вида хозяйства или культуры, которому отдается предпочтение.
     
      4. Отчет.
      Отчет по результатам игры представляется в виде карты с размещением видов землепользования (Приложение 5). В каждом квадрате пишется буквенное обозначение вида землепользования и число пунктов доходности (см.: Приложение 5). Методика проведения деловой игры проверена в Школе практической экологии для учащихся старших классов и учителей, а также на занятиях эколого-химического практикума со студентами отделения биологии—химии.
     
      5. Дополнительная информация.
     
      Перечень культур.
      Ниже приводится перечень основных культур и факторов, влияющих на их размещение.
     
      Озимая рожь.
      Важная зерновая, продовольственная и кормовая культура. Зачастую дает более высокие и устойчивые урожаи, чем яровые хлеба.

К титульной странице
Вперед
Назад