Сетевое научное издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,936

Введение

Анализ концепции подготовки педагогических кадров для системы образования на период до 2030 г., утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 июня 2022 года №1688-р [1], позволил выявить наиболее важные направления формирования современного содержания подготовки педагогических кадров. В связи с развивающейся цифровизацией практически всех сфер деятельности общества возникает необходимость в подготовке высококвалифицированных специалистов в сфере образования, способных к эффективной трансформации компонентов педагогического образования, таких как его содержание и инфраструктура в соответствии с опережающим темпом обновления общего образования [2]. В соответствии с требованиями Указа Президента Российской Федерации от09 мая 2017г. № 203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017–2030 годы» [3] актуальным является повышение цифровой грамотности студентов путем освоения ими образовательных цифровых ресурсов, активизации применения возможностей электронной образовательной среды и использования цифрового контента.

Реализация программы четырехлетнего бакалавриата по направлению 44.03.01 Педагогическое образование (профиль «Химическое образование») не в полной мере обеспечивает формирование компетенций, отвечающих современному темпу развития цифровых технологий и образования. Для решения данной проблемы на факультете химии в РГПУ им. А.И. Герцена предлагается осуществить интеграцию в программы подготовки педагогических кадров модулей, позволяющих выпускнику получить несколько квалификаций в результате освоения программы пятилетнего бакалавриата 44.03.05 Педагогическое образование с двумя профилями подготовки «Химическое образование», «Информатика и информационные технологии в образовании».

Цель исследования – анализ учебного плана и дисциплин, позволяющих осуществить междисциплинарную интеграцию химии и информатики, их последовательности и преемственности в учебном плане, соответствующих двухпрофильной подготовке в области химического образования и информационных технологий в образовании по направлению 44.03.05 Педагогическое образование, реализуемой на факультете химии РГПУ им. А.И. Герцена.

Материал и методы исследования

Для достижения цели исследования использовался теоретический метод, включающий изучение таких нормативных документов, как Указ Президента Российской Федерации, ФГОС ВО, анализ учебного плана и рабочих программ дисциплин двухпрофильного бакалавриата, научно-педагогической литературы, описывающей различные подходы к преподаванию химических дисциплин у студентов, обучающихся по различным образовательным программам подготовки бакалавров, анализ и обобщение педагогического опыта преподавания химических дисциплин в педагогическом вузе. В качестве эмпирического метода исследования использовали анонимное анкетирование обучающихся 2-го курса бакалавриата по направлению 44.03.05 Педагогическое образование с двумя профилями подготовки «Химическое образование», «Информатика и информационные технологии в образовании».

Результаты исследования и их обсуждение

Для подготовки высококвалифицированных специалистов (бакалавров) по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки), обладающими универсальными и общепрофессиональными компетенциями, устанавливаемыми Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования (ФГОС ВО) [4], и профессиональными компетенциями, определяемыми образовательной организацией, необходим четко проработанный учебный план образовательной программы, который выступает в качестве основы организации учебного процесса. Учебный план должен обеспечивать преемственность дисциплин и практик и выступать в качестве направляющего инструмента, обеспечивающего достижение обозначенных компетенций и формирование знаний, умений и навыков [5] в педагогической области и области профессиональных интересов профилей подготовки по химии и информатике.

Согласно ФГОС ВО учебный план образовательной программы по направлению 44.03.05 Педагогическое образование состоит из трех блоков: модулей, включающих ряд дисциплин, реализующих эти модули; практики и государственной итоговой аттестации. Результаты освоения программы бакалавриата и готовность выпускников к решению задач дальнейшей профессиональной деятельности (педагогической, методической, проектной и т.д., п. 1.12 ФГОС ВО) определяются набором дисциплин и практик в учебном плане, их соотношением по количеству часов и последовательностью реализации.

В современных условиях необходимо готовить специалистов, которые, овладев фундаментальными знаниями, способны быстро адаптироваться в потоке новых знаний, в оперативном осмыслении и усвоении нового материала, что невозможно без владения информационными технологиями и цифровыми ресурсами [6, 7]. В то же время для эффективного формирования компетенций необходимо опираться на классические дидактические принципы [8]: постепенное наращивание сложности материала, обеспечение его логической последовательности и системный подход при изучении дисциплин. Важным аспектом структуры учебного плана является преемственность [9], которая реализуется в согласовании содержания как внутри дисциплины, так и смежных дисциплин. При этом необходимо учитывать, что содержание дисциплин разных предметных областей может весьма результативно дополнять друг друга, способствовать пониманию и усвоению материала. Объединение в одном учебном плане дисциплин двух профилей – химии и информационных технологий – как нельзя лучше реализует принцип междисциплинарной интеграции и способствует формированию профессиональных компетенций будущего учителя. Согласно учебному плану данной программы [10] фундаментальные химические дисциплины – общую, неорганическую, аналитическую, физическую, органическую, коллоидную химию и биохимию – обучающиеся изучают в течение пяти лет в рамках модулей: «Предметно-методический», «Неорганическая химия», «Современная органическая химия», «Прикладная химия». Все дисциплины имеют множество точек соприкосновения: терминология, химическая символика, номенклатура, законы, методы, модели в том числе направлены на формирование одних и тех же компетенций, связанных с освоением и использованием теоретических знаний и практических умений и навыков в предметной области при решении профессиональных задач, а также со способностью организовать образовательный процесс с использованием современных образовательных технологий, в том числе дистанционных. Дисциплины профиля «Информатика и информационные технологии в образовании» объединены в модули «Предметно-методический», «Коммуникативно-цифровой», «Информатика» и также изучаются параллельно с химическими дисциплинами в течение всего периода обучения.

Изучение химии начинается на первом курсе с дисциплины «Общая химия». Эта дисциплина в объеме 16 зачетных единиц (з.е.) является базисом, освоение которого во многом определяет успешность дальнейшего обучения. Не изучив основы химического языка, фундаментальные законы и принципы, концепции квантово-механической теории строения атома и молекул, закономерности в изменении свойств атомов химических элементов и их соединений, научные теории химической связи, количественные закономерности, технику проведения химического эксперимента, первокурсник не сможет в достаточной степени освоить содержание дисциплин 2-го курса: «Химия непереходных элементов» (6 з.е.), «Химия переходных элементов» (6 з.е.), «Аналитическая химия» (5 з.е.), которые, в свою очередь, являются основой для освоения дисциплин 4-го курса «Физическая химия» (9 з.е.) и «Коллоидная химия» (4 з.е.). «Общая химия» является центральным звеном, призванным создать необходимую научно-теоретическую базу для изучения последующих дисциплин учебного плана и заложить основы формирования профессиональных компетенций. При этом учебный процесс построен на идее преемственности и концентризма, когда основные понятия и законы, заложенные в курсе «Общая химия», более глубоко изучаются в дисциплинах «Аналитическая химия», «Физическая химия», «Органическая химия» и «Коллоидная химия» в рамках предметно-методического модуля. В то же время дисциплины предметно-методического модуля являются необходимыми для освоения таких модулей, как «Неорганическая химия» и «Прикладная химия».

Изучение химических дисциплин предметно-методического модуля уже на 1-м курсе требует использования цифровых образовательных программ и ресурсов, позволяющих визуализировать сложные для понимания и восприятия представления о строении атомов и геометрии молекул [11, 12]. Поэтому в рамках коммуникативно-цифрового модуля вводятся дисциплины «Технологии цифрового образования» (2 з.е.), «Информационные технологии в химическом образовании» (1 з.е.) и «Цифровые образовательные ресурсы в обучении химии» (1 з.е.). Содержание данных дисциплин обеспечивает обучающихся опытом использования программ для изображения химических формул веществ и генерирования их современных названий по Международной номенклатуре, таких как ChemDraw, ChemSketch, программ для численного анализа данных и научной графики: Microsoft Excel, Origin и др., цифровых ресурсов по поиску информации о новых веществах, их составе и структуре (SciFinder), виртуальных химических лабораторий, а также знакомит с различными образовательными ресурсами по химии: образовательными сайтами, единой коллекцией цифровых образовательных ресурсов, компьютерными игровыми методами обучения химии [13–15].

Для успешного освоения дисциплин «Спектральные методы исследования» (3 з.е.), «Основы химии гетероциклических соединений» (3 з.е.), «Химия высокомолекулярных соединений» (2 з.е.) и «Органический синтез» (4 з.е.) на 3-м и 4-м курсах необходимо владение узкоспециальным программным обеспечением, позволяющим анализировать и предсказывать состав и структуру синтезированных веществ. При изучении дисциплины «Спектральные методы анализа» обучающиеся получают навыки работы с такими программами анализа ЯМР спектров, как MestReNova, Delta, GhostScript, Marvin, ACD; ИК спектров– IR Solution, электронных спектров – UV Probe, которые применяются обучающимися как при освоении других дисциплин, так и при выполнении исследовательских проектов и выпускной квалификационной работы.

Особое внимание при реализации программы уделяется исследованию химических явлений и их анализу с применением компьютерного моделирования и вычислительного эксперимента. Например, используя современное программное обеспечение, обучающиеся могут первично смоделировать строение молекул, зная их состав, предсказать их физико-химические свойства, в частности реакционную способность, определить термодинамическую возможность синтеза веществ, исследовать кинетические закономерности протекания процессов [11]. Использование современных цифровых технологий и приложений позволяет визуализировать результаты вычислительных экспериментов, представить их и опубликовать. На старших курсах в результате освоения дисциплин модуля «Информатика» обучающихся смогут самостоятельно разрабатывать программы для расчетов свойств веществ, для статистической обработки массивов экспериментальных данных. В рамках дисциплин «Методика обучения» (химическое образование / информатика) предполагается знакомство обучающихся c виртуальными химическими лабораториями, необходимыми в профессиональной деятельности, особенно при отсутствии лабораторного оборудования и реактивов. Также изучение дисциплин данного модуля позволит бакалавру грамотно выбирать компьютерную и коммуникационную технику, сетевое оборудование и программное обеспечение, осуществлять их установку и подключение.

Эмпирическим методом исследования стало анонимное анкетирование студентов 2-го курса, обучающихся по программе пятилетнего двухпрофильного бакалавриата (44.03.05 Педагогическое образование). Вопросы анкетирования были посвящены выявлению причин выбора данного направления подготовки, степени удовлетворенности организацией учебного процесса, реализации принципа преемственности дисциплин, а также касались использования цифровой образовательной среды Moodle, электронных баз данных и электронных библиотек в процессе обучения, редакторов химических формул и программных пакетов.

Анализ анкетирования показал, что значительная часть респондентов (63,6%) при поступлении выбрали данное направление в связи с желанием работать в школе учителем химии, и лишь 13,6% отметили, что их привлекла возможность получения образования по двум профилям (табл.1).

Таблица1

Обоснование выбора направления 44.03.05 Педагогическое образование при поступлении в университет

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования

Среди студентов 2-го курса 35% указали, что принцип преемственности реализуется в полной мере, 30% считают, что дисциплины хаотично располагаются в учебном плане (табл.2). Данный результат обусловлен, во-первых, сроком проведения опроса (начало 3-го семестра), который не позволил обучающимися в полной мере оценить рациональность учебного плана, во-вторых, наполняемостью учебного плана на 1-м курсе обучения в основном общеуниверситетскими дисциплинами.

Таблица2

Эффективность реализации принципа преемственности дисциплин при реализации программы обучения

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования

Больше половины респондентов указали, что часто используют при выполнении заданий и поиске литературы цифровую образовательную среду Moodle, электронные базы данных и электронные библиотеки в процессе обучения. (табл.3). Около 41% используют их при необходимости несколько раз в месяц.

Таблица3

Использование студентами цифровой образовательной среды Moodle, электронных баз данных и электронных библиотек в процессе обучения

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования

Обучающиеся достаточно активно уже на начальных курсах пользуются редакторами химических формул и программными пакетами (табл.4) и считают их полезными для своей будущей профессии. Используются поисковые химические системы и базы данных (SciFinder, CoLab, Elseivier и другие), редакторы химических формул (ChemDraw, ChemSketch), а также платформы для создания дидактических игр и виртуальные лаборатории (табл.5).

Таблица4

Выбор редактора химических формул и программных пакетов

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования

Таблица5

Необходимость использования цифровых ресурсов для будущей профессии

Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования

Заключение

Содержание дисциплин двухпрофильного бакалавриата, а также последовательность их изучения позволяет выпускнику не только получить образование по нескольким профилям подготовки, но и развить способности к решению комплексных предметно и профессионально ориентированных задач, что приводит, во-первых, к повышению вовлеченности и мотивации обучающихся в процессе работы над проектами и практическими заданиями, требующими и междисциплинарного знания, и умения обоснованно выбирать и применять цифровые технологии, адекватные решаемой задаче, во-вторых, к пониманию динамики развития цифровых технологий и их дидактического потенциала для создания передовых методик и образовательных технологий, расширяющих профессиональные возможности педагогов.

Показано, что обучающиеся данного направления широко используют цифровые образовательные ресурсы, электронные базы данных и редакторы химических формул и считают их использование необходимым в профессии учителя химии.