Проблема, обозначенная в теме исследования, рассматривается на основе дисциплин естественно-научного цикла, которые играют важную роль в процессе подготовки студентов к решению учебно-профессиональных задач.
По данной тематике был проведен анализ ряда работ исследователей. Более подробно были рассмотрены работы Тряпицыной А.П. и Литвиновой Т.Н. как наиболее полно перекликающиеся с теорией нашего исследования [1; 2]. Что касается практической части, были изучены работы, связанные с конструированием ситуационных и контекстных задач, а также с их использованием в качестве способа организации познавательной деятельности студентов, как средства оценивания результатов обучения и для оценки компетентности [3-5].
Поэтому в процессе обучения студентов вуза мы строим содержание каждой учебной дисциплины на основе задачного подхода, под которым подразумеваем: анализ содержания учебной дисциплины на достаточность для решения учебно-профессиональных задач, при необходимости дополнение содержания недостающими элементами, структурирование и подготовка полного содержания к решению таких задач.
Комплексный междисциплинарный государственный экзамен по специальности включает в себя решение контекстных задач по профильным профессиональным дисциплинам. А значит, необходимо уделять особое внимание как подготовке студентов к решению контекстных задач, так и вопросам их проектирования.
Нами были проанализированы учебные книги общепрофессионального цикла на предмет использования в них контекстных задач. По результатам данной работы было выявлено, что контекстные задачи содержатся в учебных книгах многих дисциплин, но не во всех модулях. Также их применение носит несистемный характер, а содержание не всегда соответствует требованиям, предъявляемым данной группе задач.
В предыдущей работе автора, посвященной теории контекстных задач, была дана подробная обобщенная характеристика контекстных задач, а именно специфические черты, этапы проектирования и источники формирования. Кроме этого, были описаны основные функции задач с различными контекстами: жизненным, исследовательским, учебным и профессиональным [6].
В данной работе более подробно остановимся на описании самих задач с различными контекстами и заданий к ним, которые мы включили в расчетный практикум всех модулей учебных книг, предназначенных для обучаемых лечебного, стоматологического, медико-профилактического и педиатрического факультетов. Задания на Ознакомление, Понимание, Применение, Анализ, Синтез и Оценку направлены на глубокое, полное и разностороннее использование контекста задач в процессе их решения.
Например, при изучении дисциплин «Химия», «Общая химия. Биоорганическая химия», «Бионеорганическая и биофизическая химия», «Химия элементов» на лечебном, педиатрическом, медико-профилактическом, фармацевтическом и стоматологическом факультетах можно использовать следующие задачи с жизненным контекстом.
Задачи с жизненным контекстом
- Представьте, что Вы медработник детского сада. Одного из Ваших подопечных во время прогулки укусили муравьи. Ребенок жалуется на сильное жжение.
Предлагаем несколько вариантов заданий на Ознакомление с контекстом задачи: за счет действия какого вещества ощущается чувство жжения? Напишите структурную формулу этого вещества. К какому классу соединений оно относится? Данный вид заданий предполагает множественность допустимых решений.
Далее предлагаем задания на Понимание: каким раствором необходимо протереть место укуса? Какую среду имеет данный раствор?
Задания на Применение выглядят следующим образом: напишите формулу растворенного вещества, к какому классу веществ оно относится? Какими свойствами обладает?
На выявление способности к Анализу направлено следующее задание: сравните по нескольким факторам муравьиную и бутановую кислоты по проявлению кислотных свойств.
Составьте уравнение реакции, протекающей в процессе обработки, а также другие уравнения, отражающие химические свойства муравьиной кислоты. Данное задание направлено на Синтез имеющегося содержания образования. Формирует подход к конкретному фрагменту действительности следующее задание на Оценку. Какая масса муравьиной кислоты может быть нейтрализована с помощью 15 мл 2%-ного раствора пищевой соды, плотность которой равна 1,013 г/мл?
- В спортзале Вы сожгли 500 Ккал. Потом Вы съели банан, яблоко и порцию жареной картошки с кусочком бородинского хлеба. Каков энергетический запас, накопленный Вашим организмом?
Задание на Ознакомление. Составьте список понятий, касающихся темы «Элементы химической термодинамики». Этот вопрос помогает обучающимся убедиться в необходимости данного знания.
Изложите известные вам формулировки первого начала термодинамики и докажите их эквивалентность – это задание на Понимание.
Задание на Применение направлено на использование в обобщенном виде содержания образования: прокомментируйте на основе конкретных примеров применимость первого начала термодинамики к биосистемам.
Рассчитать калорийность кусочка хлеба «Бородинский» массой 150 г, если его стограммовый кусочек содержит 7,4 г белков, 57,1 г углеводов и 1,2 г жиров. Рассчитать калорийность порции жареного картофеля массой 300 г, если 100 г этого блюда содержит 2,8 г белков; 9,5 г жиров; 23,4 г углеводов. Расчеты провести с учетом коэффициентов как верхней, так и нижней границ. Сравните запас энергии, полученный от каждого продукта. Данное задание на Анализ позволяет рассмотреть применение теоретических знаний на практике.
В качестве задания на Синтез предлагаем: найдите в справочниках или на этикетках данные о калорийности продуктов, наиболее часто употребляемых Вами. Используя данные (табл. 1), подсчитайте, сколько и как нужно двигаться, чтобы сжечь энергию, полученную вами от порции данных продуктов.
Таблица 1
Расход энергии от вида деятельности
Вид деятельности |
Расход энергии, ккал/час |
Прогулка пешком Плавание Бег |
210 300 900 |
Следующее задание на Оценку носит проблемный характер, предполагает соотнесение содержания знания со своим жизненным опытом: составьте оптимальную карту питания для себя с учетом Вашего возраста, пола и вида деятельности.
При изучении дисциплин «Биоорганическая химия», «Общая химия. Биоорганическая химия», «Химия» на лечебном, педиатрическом, медико-профилактическом и стоматологическом факультетах в темах «Спирты» и «Карбоновые кислоты» можно использовать следующие задачи с исследовательским контекстом.
Задачи с исследовательским контекстом
- Кисломолочные продукты широко рекомендуются для лечебного питания.
Задание на Ознакомление: какое химическое вещество, содержащееся в них, обладает противомикробным действием?
Задания на Понимание: к какому классу веществ оно относится? Приведите классификацию класса веществ и определите место данного вещества в нем.
Составьте уравнения химических реакций, отражающие химические свойства этого вещества. Составьте план проведения вышеуказанных реакций и выполните их – это задание на Применение содержания и направлено на получение продукта.
Разработайте схему, отражающую взаимосвязь свойств и биологического действия этого вещества – реализует задание на Анализ имеющихся знаний.
В простокваше, йогурте, кефире содержится 0,6–1% молочной кислоты. Рассчитайте молярную концентрацию молочной кислоты в этих продуктах (плотность раствора примите равной 0,99 г/мл). Эти расчеты можно использовать в качестве задания на Синтез.
На получение нового знания направлено задание на Оценку: обоснуйте использование кисломолочных продуктов для лечебного питания.
- Кровь состоит из жидкой части (плазмы) и взвешенных в ней кровяных клеток (эритроцитов, лейкоцитов и кровяных пластинок - тромбоцитов). Из неорганических веществ плазмы большое значение имеют ионы натрия, кальция, калия, магния, хлора и др.
Ионы кальция необходимы для свертывания крови, ионы магния – для углеводного обмена. Для чего нужны организму другие неорганические вещества? Данный вопрос можно использовать в качестве задания на Ознакомление.
Задание на Понимание: сколько ионов калия и кальция содержится в крови взрослого человека, если усредненный ее объем составляет 5 дм3? Для расчета используйте данные клинических исследований: в 100 см3 крови содержится 180 мг калия и 6,5 мг кальция в ионной форме.
Применение отражает следующее задание: очень важное значение имеет суточная потребность организма в этих ионах. Например, 800 мг необходимо ионов кальция и всего 18 мг – ионов железа. Стакан деревенского молока содержит примерно 300 мг кальция. Сколько стаканов молока обеспечат организм достаточным количеством этого элемента? Сколько порций белого пшеничного хлеба удовлетворят суточную потребность организма в железе, если в одной порции содержится 0,8 мг? Сколько атомов железа содержится в гемоглобине крови среднего человека, если масса этих атомов равна 3 г?
Задание на Анализ содержания: сколько моль ионов Na+, К+ и Са2+ содержится в крови здорового человека, если масса ионов натрия в ней составляет 10 г? При расчетах учтите строгую постоянность в плазме крови соотношения числа моль указанных ионов, которое составляет 25 : 1 : 0,5.
Заданием на Синтез служит: определенное отношение ионов в плазме широко применяют для приготовления физиологических растворов – растворов, соответствующих по составу и содержанию компонентам плазмы крови. Такой раствор называется физиологическим, и его вводят в кровь при некоторых заболеваниях. Определите массу биогенного элемента натрия, которая вводится в организм человека при вливании 500 г 0,85%-ного раствора хлорида натрия.
В реанимацию попадают больные, потерявшие много крови. Как вы на месте медсестры реанимационного отделения срочно приготовили бы 700 мл физиологического раствора? Физиологическое значение рН крови 7,36. Определите концентрацию ионов [H+] и [OH-] в крови – задание на Оценку существующего знания.
Задача с профессиональным контекстом
- В лечебной практике в медицине широко используются растворы солей.
К данному контексту можно предложить следующие задания на Ознакомление: вспомните строение, классификацию, номенклатуру этого класса соединений.
В качестве задания на Понимание можно предложить составить уравнения химических реакций, отражающие химические свойства этих соединений.
Заданием на Применение послужит решение следующей задачи: для снижения давления крови применяют раствор некоторой соли магния внутривенно. Элементный анализ препарата дал следующий результат: 9,76% Мg, 13,01% S, 71,54% О, 5,69% Н. Определите состав препарата, напишите формулу этого вещества, дайте название и определите молярную концентрацию эквивалента 20%-ного раствора соли с плотностью 1,22 г/см3.
Рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, массовую долю и титр раствора, содержащего 7 г ZnCl2, в 300 г раствора (ρ = 1 г/мл), применяемого в качестве вяжущего и асептического средства. Это будет заданием на Анализ.
Как задание на Синтез можно использовать: раствор калия перманганата применяется в медицине как дезинфицирующее средство, а также в больнице для промывания горла. Больному назначили 0,5%-ный раствор перманганата калия. Как приготовить 0,5 кг необходимого раствора из 7%-ного. Составьте карту-инструкцию приготовления раствора.
Задание на Оценку: оцените возможность одновременного введения внутрь больному сульфата железа(II) и нитрита калия. Необходимо учесть среду желудка. Дайте обоснованный ответ.
Далее приведем задачу с учебным контекстом и соответствующие задания к ней.
- Огромную роль в жизнедеятельности организма играют кислоты.
Вспомните строение, классификацию, номенклатуру этого класса соединений – задание на Ознакомление.
Понимание отражает следующее задание: составьте уравнения химических реакций, отражающие основные химические свойства данного класса соединений.
Применением имеющихся знаний является решение следующей задачи: при ожогах щелочами пораженный участок кожи в течение 5-10 минут промывают водой, а затем нейтрализуют раствором уксусной кислоты с массовой долей 1%. Какую массу 60%-ного раствора уксусной кислоты необходимо взять для приготовления 1%-ного раствора массой 600 г?
Заданием на Анализ может послужить обоснованный ответ на вопрос: почему пероксид водорода в растворе применяют наружно как кровоостанавливающее и дезинфицирующее средство. Определите массовую долю этого соединения, используя следующие данные: молярная концентрация составляет 0,89 моль/дм3, плотность раствора 1 г/см3.
Следующее задание на Синтез: в моче больных при нарушениях углеводного обмена появляются так называемые кетоновые тела, в частности ацетоуксусная кислота, существующая в равновесии со своей изомерной формой. Укажите, к каким классам относятся эти соединения, составьте структурные формулы, назовите их по заместительной номенклатуре и напишите уравнения химических реакций, отражающие их химические свойства.
И задание на Оценку: в составе чая присутствует 1,3,7,9-тетраметилмочевая кислота. Вещество 4-амино-3-фенилбутановая кислота используется как психотропный препарат. Напишите структурные формулы этих соединений. Способно ли к таутомерным превращениям первая кислота? Напишите уравнение реакции, происходящей со второй кислотой при нагревании. В справочнике найдите значения рН желудочного сока, слюны, кишечного сока, желчи и мочи. Определите концентрацию ионов [H+] и [OH-] в этих биологических жидкостях.
В других работах автора рассматривалось отношение студентов к выбору типа задач. Здесь мы проанализировали результативность решения студентами каждого вида заданий к ним. Для их выполнения обучаемые должны были показать умение подбирать и применять соответствующую теоретическую информацию, определять ее достаточность и при необходимости дополнять ее. Также рассматривались, в процессе работы с контекстом, предлагаемые пути решения, выбор и обоснованность оптимальных способов. При выполнении заданий на Анализ, Синтез и Оценку учитывался творческий подход к их решению (табл. 2).
Таблица 2
Умение решать контекстные задачи
Этапы проверки умения решать контекстные задачи |
Количество студентов в (%), выполнивших задания |
|||||
Ознакомление |
Понимание |
Применение |
Анализ |
Синтез |
Оценка |
|
Констатирующий Формирующий Контрольный |
92 97 100 |
77 82 91 |
61 77 89 |
50 70 87 |
32 57 79 |
17 43 70 |
На констатирующем этапе большинство студентов выполнили задания на Ознакомление, Понимание и Применение. Относительно небольшой процент обучающихся качественно выполнили задания на Анализ, Синтез и Оценку. Формирующий этап показал следующие результаты: по всем типам заданий наблюдается рост студентов, выполнивших их. Результаты констатирующего этапа выглядят следующим образом: первый тип заданий выполняют все обучаемые, а по остальным наблюдается высокий процент успешности.
Результаты анализа показали, что большинство студентов умеют работать с информацией, т.е. определяют ее достаточность для выполнения задания к контекстной задаче, определяют необходимость дополнения. Также студенты показали умение не только находить и оценивать возможные решения, но и предлагать более оптимальные способы и варианты.
Библиографическая ссылка
Мендубаева З.А., Гринченко Е.Л., Макарова О.А., Уварова Т.А. КОНТЕКСТНЫЕ ЗАДАЧИ ПРИ ОБУЧЕНИИ ХИМИИ СТУДЕНТОВ ВУЗА // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=27393 (дата обращения: 07.12.2024).