employee
Omsk, Omsk, Russian Federation
The article deals with the problem of structuring educational material as the most important way to optimize and intensify the process of teaching chemistry at a military university. The role of frame models of structuring educational material in the formation of a stable system of knowledge in chemistry in the conditions of the specifics of the educational environment of a military university is shown, variants of frames used in the course of independent work of students in practical and laboratory chemistry classes are given.
military university, chemistry training, structuring of educational material, frame model
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. Shlyakova E.V. Intellekt-karty kak sredstvo strukturirovaniya i vizualizacii uchebnogo materiala v processe obucheniya himii v voennom vuze //Nauchnoe otrazhenie. 2020.№ 4 (22). S. 37-39.
2. Shlyakova E.V. Vizualizaciya uchebnogo materiala v processe obucheniya himii v voennom vuze//Nauchnoe otrazhenie. 2021. № 1 (23). S. 53-54.
3. Shlyakova E.V. Aktual'nye problemy prepodavaniya kursa himii v voennom vuze // Vestnik Shadrinskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. 2020. № 2 (46). S. 195-197.
4. Shlyakova E.V. Ispol'zovanie sredstv vizualizacii i strukturirovaniya uchebnogo materiala v processe obucheniya himii v voennom vuze // Metodika prepodavaniya matematicheskih i estestvennonauchnyh disciplin: sovremennye problemy i tendencii razvitiya [Elektronnyy resurs]: materialy VII Vserossiyskoy nauch.-prakt. konf. / [otv. red. Yu.V. Kovalenko]. – Elektron. tekstovye dan. – Omsk: Izd-vo Om. gos. un-ta. 2020. S. 213-216.
5. Lozinskaya A.M. Freymovoe strukturirovanie soderzhaniya obucheniya fizike v ramkah modul'noy tehnologii//Pedagogicheskoe obrazovanie v Rossii. 2014. № 1. S. 80-89.
6. Kovaleva S.V., Shabanova I.A., Chirkova S.E. Ispol'zovanie freymovoy modeli strukturirovaniya uchebnoy informacii v praktikume po himii //Vestnik TGPU. 2012. № 2 (117). S. 153-2-157.
7. Min'kovich T.V. Klassifikaciya modeley v literature po informatike // Informatika i obrazovanie. 2001. № 9. S. 21–29.
8. Choshanov M.A. Gibkaya tehnologiya problemno-modul'nogo obucheniya. M.: Narodnoe obrazovanie, 1996. 160 s.
9. Lavrent'ev G.V., Lavrent'eva N.B. Innovacionnye obuchayuschie tehnologii v professional'noy podgotovke specialistov. Barnaul:AltGU, 2002. 193 s.
10. Minskiy M. Freymy dlya predstavleniya znaniy. M.: Energiya, 1979. 51 s.
11. Gurina R.V., Sokolova E.E. Freymovoe predstavlenie znaniy pri obuchenii. M.: Narodnoe obrazovanie; NII shkol'nyh tehnologiy,2005. 176 s.
