Integrative-modular technology of general chemistry teaching

Full Text

Химия – фундаментальная наука. Поэтому независимо от выбранной профессиональной специализации студенты должны усваивать законы и методы этой науки. Высокие требования к современному специалисту остро ставят вопрос перед преподавателями высшей школы о совершенствовании методов обучения, преемственности и координации изучаемых дисциплин. Это отмечали еще выдающиеся педагоги прошлого; например, Я.А. Коменский в XVII веке писал: «Всё, что находится во взаимной связи, должно преподаваться в такой же связи» [1]. Основные принципы «Великой дидактики» Я.А. Коменского являются актуальными и на сегодняшний день.

Химические дисциплины тесно cвязаны c биохимией, нормальной и патологической физиологией, гигиеной. Цели, стоящие перед современным медицинским вузом, определяются необходимостью внедрения компетентностного подхода в подготовке студентов, с применением элементов ИМТ обучения [2; 3], основанной на личностно-ориентированной концепции образования.

Поэтому на кафедре химии СибГМУ внедрили концепцию интегративно-модульного развивающего обучения студентов-медиков 1 курса по программе дисциплины «Химия» в рамках изучения вопросов общей, неорганической, физической и коллоидной химии в первом семестре.

Традиционные подходы [4–6] в современном образовании не всегда эффективны. Увеличение количества информации [7] предполагает быструю ее передачу для эффективного усвоения знаний.

Задача преподавателя высшей школы направить умения обучаемых на познавательную активность, применяя новые современные образовательные технологии при изучении предмета химии.

В интегративно-модульной модели обучения содержание обучения представлено законченными, самостоятельными компонентами [2; 7; 8], которые являются и банком информации, и методическим руководством для его индивидуального усвоения.

При реализации этой концепции в учебном процессе [8; 9] для решения задачи повышения уровня подготовки студентов-медиков на кафедре химии СибГМУ разработаны учебно-методические материалы и для преподавателей, и для студентов. Это рабочие программы для инвариантного и вариативного обучения студентов лечебного, педиатрического, фармацевтического факультетов и стоматологического отделения лечебного факультета, учебно-методический комплекс дисциплины (УМК), состоящий из учебных пособий: «Сборник задач и упражнений по химии. (Общая, неорганическая и физико-коллоидная химия)» [10]; «Практикум по общей химии для студентов врачебных факультетов» [11]; «Тестовые задания по химии. Общая и неорганическая химия» [12]; «Физико-коллоидная химия в медицине» [13].

В предложенном для преподавателей и студентов УМК особое место занимает сборник химических задач и упражнений [10] с медико-химическим содержанием. Разработанное пособие [10] включает вопросы, задачи и упражнения по следующим разделам программы курса химии:

Учебное пособие направлено на активное применение студентами теоретического и фактологического материала, выработку обобщенных умений решать задачи разного типа, в том числе комбинированные, опираясь на химические законы и количественные характеристики.

Каждый из разделов задачника [10] анонсируется теоретическим введением, в котором обобщены важнейшие вопросы изучаемой темы: законы, правила и уравнения. В самом пособии предложены подробные поэтапные решения типовых задач и представлены вопросы, задачи и упражнения для самостоятельного решения. Основная цель представленного сборника – развитие навыков решения профессиональных проблем и практических задач. На рис. 1 приводится фрагмент сборника задач.

 

Какое давление называется онкотическпм? Из 1 г белка приготовили 100 мл водного раствора при температуре 25°С. Чему примерно равно осмотическое давление раствора белка. если его молекулярная масса составляет 10000 г/моль.

Дано: t = 25°С Vр-pa =100 мл m(белка)=1 г $\mathrm{М}\left(\mathrm{белка}\right)$$=\frac{10000\mathrm{г}}{\mathrm{моль}}$ ------------------------ Найти:  ${\mathrm{Р}}_{\mathrm{онк}}$

Решение: Молярная концентрация раствора белка:  $\mathrm{С}( \mathrm{белка})=$ $\frac{\mathrm{m}( \mathrm{белка})}{\mathrm{M}( \mathrm{белка})·{\mathrm{V}}_{\mathrm{p}-\mathrm{pa}}}=\frac{1 \mathrm{г}}{10000 \mathrm{г}/\mathrm{моль}·0,1 \mathrm{л}}=0.001 \mathrm{моль}/\mathrm{л}$ Для примерной оценки онкотического давления воспользуемся уравнением Вант-Гоффа. что допустимо при небольших концентрациях полимера (ß·С2 → 0): $\mathrm{Ронк} = \mathrm{С}(\mathrm{белка} )·\mathrm{R}·\mathrm{Т} \mathrm{Т} = 273+\mathrm{t}°\mathrm{C} = 273 + 25 = 298 \mathrm{К}$            ${\mathrm{Р}}_{\mathrm{онк}} =0.001\frac{\mathrm{моль}}{\mathrm{л}}·8.3·\frac{\mathrm{кПа}·\mathrm{л}}{\mathrm{моль}·\mathrm{К}}·298\mathrm{К} = 2,48 \mathrm{кПа}$

Рисунок 1 – Фрагмент учебного пособия «Сборник задач и упражнений по химии» [10]

 

Самостоятельная работа позволяет проверить понимание и закрепить использование изученного алгоритма решения задач. В приложении пособия [10] представлен необходимый для решения поставленных задач справочный материал. Для каждой темы в разделе для самостоятельной работы часть задач предложена с ответами, часть задач – без ответов. Это воспитывает в студентах ответственность за принятые решения.

В содержательном блоке дисциплины «Химия» выделены два компонента: инвариантный и вариативный, включающий в себя элективный курс.

Инвариантный компонент содержит элементы химических знаний (основные законы химии, химические теории и т.д.) и является обязательным для будущих врачей любой специализации.

Современный выпускник медицинского вуза должен использовать естественнонаучные знания при планировании научного эксперимента и обобщении данных. Выпускнику важно ориентироваться в профессиональных проблемах и осознавать профессиональные обязанности. Кроме того, он должен осозновать необходимость в постоянном самостоятельном обучении [14; 15].

Рекомендованный образовательным стандартом «компeтентностный подход» при проектировании образовательных программ основан на замене «парадигмы обучения на парадигму продуктивного учения» [6] при большей самостоятельности студентов, которые становятся конструкторами собственных знаний, профессиональных и универсальных компетенций.

При проектировании и реализации такого подхода на кафедре химии СибГМУ используется сочетание разнообразных методов и технологий обучения, в частности интегративно-модульная модель.

Компонентами интегративно-модульного обучения являются интегрированный учебный план и модульная программа. Интегративно-модульное обучение заключается в организации учебного процесса, при котором учебная информация разделена на модули (самостоятельные единицы информации). Совокупность модулей позволяет раскрыть содержание профессионально ориентированной учебной дисциплины «Химия».

Опыт обучения химии на разных факультетах и курсах одновременно позволили авторам отработать экспериментально следующие технологии обучения: проблемные, развивающие, модульные, критического мышления и т.д., некоторые из них позиционируются как инновационные.

И если оценивание приобретенных знаний традиционно осуществляется с помощью индивидуализированных заданий и тестов, то оценка приобретенных компетенций как готовности использовать знания для решения профессиональных задач может быть произведена только в процессе будущей практической деятельности выпускника – врача, фармацевта, медико-биолога, которая моделируется в рамках организации практикума [11].

Преподавателями кафедры химии отмечено повышение эффективности самостоятельной работы студентов, использующих разработанные УМК дисциплин «Химия» и «Химия биологически активных соединений» для студентов 1 курса врачебных (лечебного, педиатрического) факультетов.

Учебное пособие «Практикум по общей химии для студентов врачебных факультетов» [11] включает материалы о классических и современных методах анализа химических объектов. В данном практикуме представлено большое количество практических и ситуационных задач, что помогает студентам в самостоятельной подготовке к экспериментальной работе.

В практикуме [11] каждая лабораторная работа имеет выраженный учебно-исследовательский характер, обогащающий опыт практической творческой деятельности студентов. Руководство содержит профессиональные задачи, предназначенные для моделирования опыта в исследовательской деятельности. Студенты работают в группах, изучая поставленную проблему-задачу в течение недели, затем проводят предварительно запланированный эксперимент, уделяя при этом основное внимание экспериментальному проектированию и коммуникации.

Третье из перечисленных учебно-методических пособий «Общая и неорганическая химия. Тестовые задания» [12] позволяет преподавателям и студентам проверить способность анализировать и сопоставлять теоретический и практический материал из различных разделов курса химии. В тестовом банке содержится более 1000 вопросов с множественным выбором и с коротким ответом. Вопросы различного уровня сложности перекликаются с проблемами в тексте сборника задач и практикума. В тестовой форме четко реализуется унификация требований к объему и уровню знаний и возможность применения единых критериев оценки знаний.

В учебном пособии «Физико-коллоидная химия в медицине» [13] рассмотрено использование достижений физико-коллоидной химии в практических исследованиях функций живого организма и медицине. Материал пособия связан с биологией, анатомией, биохимией, фармакологией, нормальной и патологической физиологией, гигиеной и другими клиническими дисциплинами. Данное пособие также содержит тестовые задания и ситуационные задачи для самостоятельного решения.

Кроме того, идет подготовка и планируется издание учебного пособия по материалам докладов студентов – победителей ежегодно проводимой на кафедре конференции «Химия биогенных элементов и их соединений».

При изучении химии учебная работа включает лекционные, практические, лабораторные занятия. Преподаватель выбирает часто вместо традиционной модели изложения материала новые образовательные технологии [16; 17]. Среди них деятельностные, практико-ориентированные, метод работы в команде, игровой метод и другие, развивающие проблемно-ориентированные и личностно-ориентированные технологии [8; 18].

Ориентируясь на профессиональное использование знаний, преподаватель формулирует задания с учетом будущей специальности студента. Он подбирает конкретный эмпирический материал и предлагает выбрать соответствующие формы проведения занятия.

Авторы часто используют проектно-организационные технологии обучения студентов командной работе. При проведении практического занятия в форме деловой игры, прежде всего, формулируются конкретные задания, которые зависят от профиля специальности студентов. Для студентов врачебных факультетов предлагается деловая игра «Использование термодинамических расчетов при изучении преобразования N₂O как компонента наркоза в токсичные продукты» [8], которая имитирует условия реальной профессиональной медицинской деятельности, благодаря чему студенты приобретают опыт решения задач с распределением ответственности между членами команды.

Вариативный компонент для студентов лечебного факультета, представленный профессионально ориентированным материалом, отражает узкую специфику определенного медицинского профиля.

Вариативный компонент включает элективный курс «Химия биологически активных соединений». Он имеет большое число функций и задач, которые обеспечивают эффективность изучения некоторых разделов химии, и служит освоению смежных учебных предметов на междисциплинарной основе (например, биохимии, физиологии, фармакологии и т.д.) и непрерывность профориентационной работы. Данный курс «Химия биологически активных соединений» обеспечивает фундаментальную общехимическую подготовку студентов с медицинской ориентацией, развитие интеллектуальных умений и логики для дальнейшего освоения клинических дисциплин и осознание студентами значимости химии для будущей профессиональной медицинской деятельности.

Приводим примерный алгоритм усвоения модуля курса из вариативного компонента, посвященного адсорбционным равновесиям и процессам:

• теоретическая подготовка обеспечена работой с учебниками, лекционным текстом, методическими пособиями [10–13];
• тестовые задания по теме «Адсорбционные равновесия» из сборника тестовых заданий [12];
• на практическом занятии выполнение лабораторной работы, например, «Разделение смеси новокаина и анестезина методом тонкослойной хроматографии» [11];
• – последующая профилизация изучаемой темы – изучение пособия «Физико-коллоидная химия в медицине» [13], описывающего использование достижений физико-коллоидной химии в практических исследованиях функций живого организма в медицине. Например, «Гемосорбция – адсорбционный метод очистки крови». В пособии представлена характеристика уникальных свойств наноматериалов и биологических нанообъектов. По результатам изучения вариативного курса проводится студенческая конференция [8].

Разработанный и апробированный интегративный курс позволяет студентам в дальнейшем успешно решать любые клинические задачи. Профессионально ориентированные знания являются основой формирования клинического мышления, актуальны для практической медицины, обеспечивают успешное решение и теоретических, и клинических задач [19–21]. Предлагаемые и реализуемые на кафедре химии учебно-методические комплексы и технологии обучения позволяют готовить конкурентоспособных специалистов, способных творчески мыслить и применять свои знания в профессиональной деятельности, для обеспечения современных потребностей медицинской науки и практической медицины.

Использование ИМТ в обучении высоко результативно, позволяет развивать студента, учитывать его индивидуальные особенности. Успех этой модели определен качеством учебных элементов, с которыми студент работает непосредственно.

Описанные виды образовательной деятельности кафедры химии для студентов 1 курса врачебных факультетов – это лишь небольшой фрагмент учебной работы научно-педагогического коллектива кафедры, которой в 2018 году исполняется 140 лет. Преподаватели кафедры химии СибГМУ сохраняют и передают традиции классического академического образования студентов-медиков и, в то же время, коллективно обозначают свое место на современной площадке образовательных инновационных стратегий и технологий.

About the authors

Irina Aleksandrovna Perederina

Siberia State Medical University

Email: perederina.irina@yandex.ru

candidate of chemical sciences, associate professor of Chemistry Department

Russian Federation, Tomsk

Elena Nikitichna Tveryakova

Siberia State Medical University

Email: tveryakovae@mail.ru

candidate of chemical sciences, associate professor of Chemistry Department

Russian Federation, Tomsk

Yuliya Yurievna Miroshnichenko

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: myy42@yandex.ru

candidate of chemical sciences, associate professor of General Chemistry and Chemical Technology Department

Russian Federation, Tomsk

Larisa Alexandrovna Drygunova

Siberia State Medical University

Email: l_drygunova@mail.ru

candidate of chemical sciences, associate professor of Chemistry Department

Russian Federation, Tomsk

Mariya Vladimirovna Zykova

Siberia State Medical University

Email: gmv2@rambler.ru

candidate of pharmaceutical sciences, head of Chemistry Department

Russian Federation, Tomsk

Galina Aleksandrovna Zholobova

Siberia State Medical University

Email: zholobovagalina@mail.ru

candidate of chemical sciences, associate professor of Chemistry Department

Russian Federation, Tomsk

Olga Aleksandrovna Golubina

Siberia State Medical University

Author for correspondence.
Email: mtgolubin@yandex.ru

candidate of chemical sciences, associate professor of Chemistry Department

Russian Federation, Tomsk

References

Supplementary files