сотрудник
Омск, Омская область, Россия
В статье рассматривается проблема структурирования учебного материала как важнейшего способа оптимизации и интенсификации процесса обучения химии в военном вузе. Показана роль фреймовых моделей структурирования учебного материала в формировании устойчивой системы знаний по химии в условиях специфики образовательной среды военного вуза, приведены варианты фреймов, используемых в ходе самостоятельной работы обучающихся на практических и лабораторных занятиях по химии.
военный вуз, обучение химии, структуризация учебного материала, фреймовая модель
Процесс подготовки компетентного специалиста в системе высшего военного образования характеризуется специфичностью, обусловленной сопряженностью процесса обучения с несением обучающимися воинской службы. Аудиторное и внеаудиторное учебное время обучающихся строго регламентировано. Обучающимся необходимо воспринимать, усваивать, запоминать достаточно большие объемы учебной информации из различных областей знаний [1].
Современное военно-инженерное образование в соответствии с Федеральными образовательными стандартами высшего образования нацелено на формирование профессионально значимых компетенций на основе устойчивой системы знаний в области фундаментальных наук: математики, физики, химии [2].
Изучение основ химической науки вызывает у обучающихся значительные трудности, обусловленные рядом обстоятельств, к которым относится и адаптационный период к условиям обучения в военном вузе, и слабая базовая подготовленность по школьному курсу химии, и низкий уровень сформированности общеучебных навыков, самостоятельности и самоорганизованности.
Курс химии в военном вузе специфичен, он содержит достаточно большой объем учебного материала, необходимого для усвоения общепрофессиональных и военно-специальных дисциплин, а ресурс учебного времени, отведенный на его изучение, весьма ограничен [3].
В связи с этим необходимы четкое структурирование учебного материала, представление его с использованием современных средств и способов визуализации. С этих позиций перспективным является использование схемно-знаковых моделей на различных этапах изучения дисциплины: при формировании новых знаний, в процессе их обобщения и систематизации, в ходе привития практических умений и навыков по химии [4]. Поэтому методическое обеспечение процесса обучения химии в военном вузе нуждается в специальной системе символов и знаков, сокращенных словесных значений, а также моделей структурирования и наглядного отображения информации.
Изложение информации должно строиться в соответствии с логикой изучаемой науки с учетом специфики познавательной деятельности, с проекцией на профессиональную деятельность, к которой готовится обучающийся. Основным дидактическим принципом в конструировании средств визуализации учебного материала является системность и последовательность, необходим акцент на связи между элементами знания.
В зависимости от вида и содержания учебной информации необходимо использовать приемы ее уплотнения (укрупнения, систематизации и обобщения средствами инженерии знаний) или, наоборот, пошагового развертывания с применением разнообразных средств наглядности [5]. Структурированная учебная информация характеризуется рядом специфических свойств, позволяющих оптимизировать и интенсифицировать процесс обучения. К этим свойствам относятся: компактность (материал «свернут», занимает оптимальный объем), четкость структуры (информация разбита на логически связанные блоки), эргономичность (информация представлена в наиболее удобных для восприятия форме и объеме) [6].
В работах [7, 8] описаны логическая, продукционная, семантическая и фреймовая модели структурирования учебной информации.
Логическая модель складывается из утверждений и логически выведенных формул для решения прикладных задач и используется при выводе математических формул, что позволяет сократить количество записываемых знаков. Так, изложение теоремы «Если две прямые а и в параллельны третьей прямой с, то они параллельны между собой» можно представить кратко: (а || с, в || с) →(а || в). В данной словесной записи 67 знаков, а в логической модели – 15 [9]. Такая модель может быть использована при решении расчетных химических задач, например, задач на вычисление концентраций растворов, термодинамические расчеты по уравнениям нескольких реакций с использованием энергетических диаграмм, задачи повышенного уровня сложности (задачи химических олимпиад).
Продукционная модель показывает последовательность осуществления определенных операций, содержит алгоритм действий при решении химической задачи или при выполнении эксперимента в ходе лабораторной работы. Вместо словесного описания или в дополнение к словесной инструкции используются символы, схемы, рисунки (рис. 1).
Рис. 1. Фрагмент фреймовой модели к лабораторной работе «Свойства элементов III периода и их соединений»
Семантическая модель эффективна для раскрытия объемных понятий, она позволяет не только рассмотреть сущность понятий, но и дать его характеристики и показать логические связи с другими. К таким моделям относятся графы, опорные конспекты, блок-схемы, терминологические гнезда и т.д. (рис. 2, 3).
Рис. 2. Граф к занятию «Квантово-механическая модель строения атома»
Рис. 3. Алгоритм составления уравнения гидролиза соли
Фреймовая модель (фрейм) – универсальная каркасная структура, образованная различным количеством ячеек, заполненных учебной информацией.
М. Минским отмечено, что «человек, пытаясь познатьновую для себя ситуацию или по-новому взглянутьна уже привычные вещи, выбирает из своей памяти некоторую структуру данных (образ), называемую нами фреймом...» [10].
Таким образом, фрейм – это единица представления знаний, заполненная в прошлом, детали которой при необходимости могут быть изменены согласно текущей ситуации [10].
Гурина Р.В. описывает фрейм как периодически повторяющийся способ организации учебного материала иучебного времени (фрейм-сценарий) при изучении структурированной информации с использованием универсальной каркасной структуры [11].
Таким образом, фрейм представляет учебную информацию в формализованном структурированном визуализированном виде с акцентом на ключевых понятиях, что необходимо для обобщения и систематизации знаний обучающихся, ускорения процесса запоминания, развития мыслительных операций.
Использование фреймовых моделей в процессе обучения химии в военном вузе представляется актуальным, так как позволяет систематизировать работу обучающихся с достаточно объемным и сложным учебным материалом в ходе практических занятий, на лабораторных работах и во внеаудиторное время.
Рабочие тетради как вспомогательные дидактические средства для самостоятельной работы обучающихся на практических занятиях и лабораторных работах по дисциплине «Химия» убедительно доказали свою эффективность в образовательном процессе за счет использования средств структурирования и визуализации учебного материала, в том числе содержат и фреймовые модели.
Приведем в качестве примера фрагмент рабочей тетради по химии, в котором учебный материал темы «Строение атома. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» структурирован, этапы самостоятельной работы обучающихся формализованы. После работы обучающихся с учебной литературой (учебники, учебные пособия, электронные образовательные ресурсы) и конспектами лекций целесообразно систематизировать и обобщить учебную информацию с использованием графа (рис. 4).
Рис. 4. Граф по теме «Строение атома. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева»
Затем обучающимся необходимо заполнить таблицу в рабочей тетради:
|
1. |
Современная формулировка периодического закона химических элементов Д.И. Менделеева. |
|
|
2. |
Период – это |
|
|
3. |
Группа – это |
|
|
4. |
Первый, второй, третий периоды – |
|
|
5. |
Четвертый, пятый, шестой, седьмой периоды – |
|
|
6. |
Количество элементов в периодах: |
1 – |
|
2 – |
||
|
3 – |
||
|
4 – |
||
|
7. |
Электронные семейства элементов: |
|
|
8. |
В периодах (с увеличением порядкового номера): |
|
|
заряд ядра |
|
|
|
число внешних электронов |
|
|
|
радиус атомов |
|
|
|
электроотрицательность |
|
|
|
неметаллические свойства |
|
|
|
металлические свойства |
|
|
|
основный характер оксидов и гидроксидов |
|
|
|
кислотный характер оксидов и гидроксидов |
|
|
|
9. |
В группах (с увеличением порядкового номера): |
|
|
заряд ядра |
|
|
|
радиус атомов (только в А-группах) |
|
|
|
электроотрицательность (только в А-группах) |
|
|
|
неметаллические свойства (только в А-группах) |
|
|
|
металлические свойства (только в А-группах) |
|
|
|
основный характер оксидов и гидроксидов (А-группы) |
|
|
|
кислотный характер оксидов и гидроксидов (А-группы) |
|
|
|
10. |
Порядковый номер элемента соответствует: |
|
|
11. |
Номер периода соответствует: |
|
|
12. |
Номер группы соответствует: |
|
|
13. |
Электронная формула атома фосфора: |
|
|
14. |
Фосфор относится к электронному семейству: |
|
Таким образом, визуализация и структурирование учебного материала по химии в рамках фреймовых моделей способствуют пониманию теоретических основ этой науки, помогают выделить логические связи между строением и свойствами изучаемых веществ, вычленить закономерности протекания химических процессов.
1. Шлякова Е.В. Интеллект-карты как средство структурирования и визуализации учебного материала в процессе обучения химии в военном вузе //Научное отражение. 2020.№ 4 (22). С. 37-39.
2. Шлякова Е.В. Визуализация учебного материала в процессе обучения химии в военном вузе//Научное отражение. 2021. № 1 (23). С. 53-54.
3. Шлякова Е.В. Актуальные проблемы преподавания курса химии в военном вузе // Вестник Шадринского государственного педагогического университета. 2020. № 2 (46). С. 195-197.
4. Шлякова Е.В. Использование средств визуализации и структурирования учебного материала в процессе обучения химии в военном вузе // Методика преподавания математических и естественнонаучных дисциплин: современные проблемы и тенденции развития [Электронный ресурс]: материалы VII Всероссийской науч.-практ. конф. / [отв. ред. Ю.В. Коваленко]. - Электрон. текстовые дан. - Омск: Изд-во Ом. гос. ун-та. 2020. С. 213-216.
5. Лозинская А.М. Фреймовое структурирование содержания обучения физике в рамках модульной технологии//Педагогическое образование в России. 2014. № 1. С. 80-89.
6. Ковалева С.В., Шабанова И.А., Чиркова С.Е. Использование фреймовой модели структурирования учебной информации в практикуме по химии //Вестник ТГПУ. 2012. № 2 (117). С. 153-2-157.
7. Минькович Т.В. Классификация моделей в литературе по информатике // Информатика и образование. 2001. № 9. С. 21-29.
8. Чошанов М.A. Гибкая технология проблемно-модульного обучения. М.: Народное образование, 1996. 160 с.
9. Лаврентьев Г.В., Лаврентьева Н.Б. Инновационные обучающие технологии в профессиональной подготовке специалистов. Барнаул:АлтГУ, 2002. 193 с.
10. Минский М. Фреймы для представления знаний. М.: Энергия, 1979. 51 с.
11. Гурина Р.В., Соколова Е.Е. Фреймовое представление знаний при обучении. М.: Народное образование; НИИ школьных технологий,2005. 176 с.
