Текст книги "Методология и методика адаптационного обучения химии на дуязычной основе в высшей школе"

Использование модульного структурирования содержания курса «Общая и неорганическая химия» предоставляет возможность системного возврата к рассмотрению ключевых понятий и терминов. При изучении химии на двуязычной основе повторное рассмотрение понятийного аппарата в совокупности с методами сэндвича и параллельного сопоставления химических текстов на русском и родном языках студента с использованием не только обозначающей (или предметной отнесенности), но и анализирующей функция слова приводит к лучшему усвоению изучаемого курса химии билингвальными учащимися.

Таким образом, цель адаптационного обучения химии на двуязычной основе, заключающаяся в усвоении студентами содержания химического курса на русском и родном языках, когда процессу усвоения курса на одном языке способствует другой язык, достигается модульным структурированием содержания изучаемого химического курса, синергизмом УДЕ и УЛЕ (прил. 16), а также созданием ООД. При этом основным языком учения, на который должен опираться студент из числа этнической молодежи, зависит от того, какой язык был первым обучающим языком. У выпускников национальных школ Татарстана это – родной, татарский, язык (или язык другой национальности), у выпускников русских школ – неродной, русский, язык. Процессу усвоения содержания химии на двух языках сопутствует параллельный процесс обогащения научного и профессионального терминологического запаса в лексике русской и татарской речи студентов, то есть тезауруса студента – будущего специалиста. Эффект такого обучения проявляется в экономии учебного времени, умственных затрат и в глубине восприятия изучаемого материала.

С целью осознания студентами эффективности модульного обучения химии целесообразно модульное построение содержания изучаемой дисциплины довести до студентов в виде таблиц и графиков как раздаточный материал. К такого рода материалу (прил. 1–3, 8, 9) следует добавить карту рейтингового контроля с указанием баллов за каждый оцениваемый модуль, а также литературу, рекомендуемую для усвоения содержания модулей. С учетом обучения химии на двуязычной основе следует обеспечить наличие учебно-методической литературы на родном языке студентов, которая будет использоваться параллельно с русскоязычной литературой.

Ознакомление студентов с табличной и графической подачей модульного структурирования дисциплины «Общая и неорганическая химия» позитивно и в том отношении, что при изучении других химических дисциплин на последующих курсах будет эффективнее происходить актуализация одноименных учебных модулей. Вклад «Общей и неорганической химии» значителен в модули Программы общехимических дисциплин для подготовки специалистов инженерно-технологических специальностей: 92,9 % вклада в модуль «Строение атома. Периодический закон Д.И. Менделеева», 87,9 % – в модуль «Химическая связь», 41 % – в модули «Термодинамика химических равновесий», «Химическое равновесие», «Поверхностные явления. Фазовые равновесия. Растворы», «Химическая кинетика и катализ», «Физикохимия дисперсных систем. Полимеры» [25, с. 79].

2.2. Учебный тезаурус химической дисциплины

Для приведения адаптационных возможностей студентов в соответствие с их адаптационными потребностями, возникающими при попадании в новую образовательную среду в ходе изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин на соответствующих химических кафедрах, следует использовать возможности тезаурусного подхода, а именно выявить область «перекрывания» тезаурусов поэтапно изучаемых химических дисциплин. Для этого нами осуществлены предварительные операции, заключающиеся в выделении структурных компонентов теоретического ядра, базисного и функционального содержания дисциплины «Общая и неорганическая химия» и построении схемы ее обобщенной структуры. Выполнение данных операций проходило с опорой на научные разработки Ю.Н. Семина [64, с. 179]. Схема обобщенной структуры дисциплины, состоящей из компонентов теоретического ядра, базисного и функционального содержания, представлена на рис. 5.

К теоретическому ядру дисциплины «Общая и неорганическая химия» нами отнесены первичные понятия и категории, концептуальные модели-объекты; к базисному содержанию – научные теории, фундаментальные законы, принципы, базовые понятия, основные методы, понятия, производные от базовых, «именные» уравнения; к функциональному содержанию – теоремы, правила.

Структурными компонентами теоретического ядра дисциплины «Общая и неорганическая химия» являются:

• первичные понятия – ядро, заряд, масса, спин, атом, протон, нейтрон, электрон, энергия;

• концептуальные модели-объекты – ядерная модель атома, атомная орбиталь, молекулярная орбиталь, кристаллическая орбиталь, модель отталкивания валентных локализованных электронных пар, модель гибридизации валентных орбиталей центрального атома.

Базисное содержание дисциплины составляют:

• фундаментальные законы – периодический закон Д.И. Менделеева, закон Мозли, первый и второй законы термодинамики, закон Гесса, закон действующих масс, закон Фарадея;

• принципы – принцип неопределенности Гейзенберга, принцип наименьшей энергии, принцип запрета Паули, правило Хунда, принцип подвижного равновесия Ле Шателье;

Рис. 5. Схема обобщенной структуры дисциплины «Общая и неорганическая химия»

• научные теории – теория молекулярных орбиталей, валентных связей, гибридизации, теория отталкивания локализованных электронных пар, кристаллического поля, зонная теория кристаллов, теория переходного состояния, теория электролитической диссоциации;

• основные методы изучения – метод молекулярных орбиталей, метод валентных связей, метод локализованных электронных пар;

• «именные» уравнения – уравнение Планка, уравнение де Бройля, уравнение Шредингера, уравнение Аррениуса, уравнение Нернста, уравнение Больцмана;

• базовые понятия – химический элемент, химическая связь, химическое равновесие, энтальпия, энтропия и т.д.

• понятия, производные от базовых, например полярная и неполярная связь, парамагнитная и диамагнитная молекула, экзотермический и эндотермический процесс и т.д.

Указанные компоненты обобщенной структуры дисциплины в то же время образуют иерархию ее дескрипторов, входящих в совокупности в учебный тезаурус. Выбор дескрипторов для учебного тезауруса «Общая и неорганическая химия» осуществлен экспертной группой на основании анализа образовательного стандарта, Программы общехимических дисциплин для подготовки специалистов инженерно-технологических специальностей, рабочей программы по этой дисциплине, учебной и учебно-методической литературы.

В учебном тезаурусе, оформленном в виде таблицы, отражена внутридисциплинарная логическая связь, установленная между дескрипторами, а именно указаны номера дескрипторов, используемых при изучении конкретного дескриптора. Кроме того, дескрипторы ранжированы в зависимости от их использования (усвоения) по трем уровням, и для каждого дескриптора указано необходимое для изучения время (в часах).

В качестве иллюстрации рассмотрим дескриптор «химическая связь» из класса базовых понятий. Данный дескриптор характеризуется первым уровнем усвоения, предполагающим общее представление студента о данном понятии, умение давать определение понятию, то есть семантизировать его, при необходимости производить символьный перевод, то есть из словесной формы в форму символов, моделей, графиков и др. (прил. 7). При его изучении используются дескрипторы «ядро», «электрон», «электронная плотность», «ковалентная связь», «ионная связь», «металлическая связь», «химическое соединение».

Учебный тезаурус по общей и неорганической химии составлен во взаимосвязи с модульным структурированием содержания дисциплины. Если считать, что учебный тезаурус является информационно-семантическим полем, то для каждого дескриптора указывается модуль (М) и учебный элемент (УЭ) этого модуля, в котором изучается дескриптор. Так, дескриптор «химическая связь» изучается в учебных элементах УЭ-12 «Теория молекулярных орбиталей» и УЭ-13 «Теория валентных связей» модуля М-3 «Химическая связь». Если же информационно-семантическим полем является модульно-структурированное содержание дисциплины, то для каждого учебного элемента предъявляется набор дескрипторов, составляющих его содержание (см. прил. 2). Например, для УЭ-12 «Теория молекулярных орбиталей» необходим набор дескрипторов, состоящий как минимум из 18 дескрипторов. Эти дескрипторы включают такие понятия, как атомная и молекулярная орбитали; принципы минимума энергии и запрета Паули, правило Хунда; метод молекулярных орбиталей; электронная плотность, молекула, сигма– и пи-связи, сигма– и пи-орбитали, связывающая и разрыхляющая орбитали; энергия, длина, порядок связи, магнитные свойства молекулы.

С целью методического обеспечения изучения модуля М-3 «Химическая связь» (УЭ-12 и УЭ-13) разработанное нами учебно-методическое пособие «Общая и неорганическая химия. Ч. 1» (2001) сопровождено тезаурусным словарем с семантизацией 55 тематических дескрипторов [54, с. 39–44].

Как при тезаурусном, так и при модульном структурировании содержания дисциплины адаптационное обучение студентов основано на овладении понятийно-терминологическим аппаратом дисциплины через семантизацию дескрипторов, то есть через раскрытие содержания терминов, понятий. Одним из эффективных средств семантизации ПТА в нашем исследовании позиционируется родной язык билингвальных студентов.

Тезаурусное структурирование содержания позволяет оценить уровень фундаментальности дисциплины, принадлежности к единому «корпусу» знаний в случае составления дидактического паспорта дисциплины, отражающего количественную характеристику дескрипторов различных классов, их распределение по уровням усвоения, и время, отводимое на изучение. Нами составлен подобный дидактический паспорт для «Общей и неорганической химии» (табл. 2), не претендующий на полноту дескрипторного отражения содержания дисциплины.

При неполном перечне базовых понятий и производных от них в учебный тезаурус общей и неорганической химии нами введены 223 дескриптора, в числе которых 127 (57 %) дескрипторов первого, феноменологического, уровня усвоения (идентификация, общее представление, определение, понимание содержания дескриптора); 63 (28 %) дескриптора второго, операционно-алгоритмического, уровня усвоения (репродуктивное применение идентифицированного дескриптора для типовых расчетов по образцу); 33 (15 %) дескриптора третьего, аналитико-синтетического, уровня усвоения (использование дескрипторов для самостоятельного установления причинно-следственных связей между явлениями по новым алгоритмам действий).

Таблица 2

Дидактический паспорт дисциплины «Общая и неорганическая химия»

К дескрипторам первого уровня усвоения относятся фундаментальные дескрипторы таких классов, как первичные категории, концептуальные модели, законы, принципы, теории, «именные» уравнения. Их количество составляет 41 дескриптор, что в долевом выражении соответствует 18 % от общего количества дескрипторов или 32 % от количества дескрипторов первого уровня усвоения. Основная доля дескрипторов приходится на базовые понятия – 147 (66 %) от общего количества дескрипторов, которые распределяются по уровням усвоения следующим образом: 75 (51 %) дескрипторов первого уровня усвоения, 52 (35 %) дескриптора второго уровня усвоения; 20 (14 %) дескрипторов третьего уровня усвоения.

Составленная дидактическая характеристика учебного тезауруса общей и неорганической химии позволяет установить его качественную и количественную детерминированность (включенность) в тезаурусы химических дисциплин единой предметной области – в естественно-научные, общепрофессиональные, специальные дисциплины. С этой целью нами проведен анализ программной, учебной, учебнометодической, лабораторно-практической литературы по смежным с ОиНХ химическим дисциплинам с опорой на специальные параграфы в учебниках, посвященные основным понятиям, необходимым для изучения той или иной дисциплины, и выделен круг общих (по определению Ю.Н. Семина, корреспондирующих) дескрипторов, используемых в учебной практике студентов [8, с. 22–27; 32, с. 67–68].

Предварительно нами были сгруппированы основные дескрипторы, используемые в начальный период изучения общих вопросов физической (82 дескриптора), аналитической (66 дескрипторов), органической химии (29 дескрипторов). Затем осуществлено попарное взаимное «наложение» тезаурусов монодисциплин и тезауруса общей и неорганической химии с целью выделения корреспондирующих дескрипторов. Выделенные корреспондирующие дескрипторы определены в соответствующие классы.

«Наложение» тезаурусов общей и неорганической химии и физической химии показало, что из 82 дескрипторов, используемых при обсуждении общих вопросов физической химии, 76 терминов и понятий (93 %) входят в тезаурус общей и неорганической химии и относятся к корреспондирующим дескрипторам. Их доля от общего количества дескрипторов в тезаурусе общей и неорганической химии (223 дескриптора) составляет 34 %. Словом, треть понятийно-терминологического аппарата общей и неорганической химии, осваиваемого студентами на этапе учебно-дидактической адаптации на первом курсе, необходима для успешного изучения содержания физической химии на следующем этапе – этапе их учебно-профессиональной адаптации к образовательной деятельности в вузе.

При этом покомпонентный анализ классов дескрипторов показал, что из 41 дескриптора (первичных категорий, концептуальных моделей, законов, принципов, правил и «именных» уравнений) из тезауруса ОиНХ, усвоение которых должно быть на первом феноменологическом уровне, предполагающем глубокое понимание содержания дескрипторов, 19 дескрипторов (46 %) являются корреспондирующими в тезаурусе физической химии. Из 147 базовых понятий тезауруса ОиНХ корреспондируют в тезаурусе ФХ 46 дескрипторов (31 %), которые по уровню усвоения распределяются следующим образом: 26 дескрипторов первого уровня усвоения, 12 дескрипторов второго уровня усвоения, 5 дескрипторов третьего уровня усвоения. И в случае базовых понятий большинство дескрипторов оказалось дескрипторами первого уровня усвоения, операциональное использование которых при решении учебных задач может быть нечастым, но знание их содержания в общем контексте изучаемой дисциплины должно быть обязательным. Чтобы дескрипторы первого уровня усвоения надолго сохранились в памяти, их необходимо наиболее полно семантизировать, при необходимости используя родной язык билингвальных студентов.

Проведем «наложение» отобранного нами тезауруса аналитической химии с тезаурусом общей и неорганической химии с целью нахождения корреспондирующих дескрипторов. В результате проведенной операции «наложения» тезаурусов ОиНХ и АХ были получены следующие результаты: из 66 дескрипторов тезауруса аналитической химии 46 дескрипторов (70 %) являются корреспондирующими в тезаурусе общей и неорганической химии. В полном тезаурусе ОиНХ они составляют 21 %. Это означает, что пятая часть понятийно-терминологического аппарата ОиНХ входит в ПТА аналитической химии и востребована учебным процессом уже в начале изучения этой дисциплины. От того, насколько студенты адаптированно будут использовать изученные на кафедре неорганической химии дескрипторы, настолько успешно будет усвоение содержания нового для них химического предмета. Из 46 корреспондирующих дескрипторов 11 дескрипторов первого уровня усвоения; 20 дескрипторов второго уровня усвоения, которые используются для решения типовых задач по известным алгоритмам; 15 дескрипторов третьего уровня усвоения, знание которых позволяют находить студентам новые алгоритмы учебных действий с использованием апробированных алгоритмов.

Выявление корреспондирующих дескрипторов в области «перекрывания» тезаурусов органической химии и ОиНХ показало меньшее количество таковых по сравнению с физической и аналитической химией. Общими для смежных химических дисциплин ОиНХ и ОХ являются 28 дескрипторов (13 % от ОиНХ), которые распределены по уровням усвоения: 18 дескрипторов первого уровня усвоения; 5 дескрипторов второго уровня усвоения; 5 дескрипторов третьего уровня усвоения. Деление по классам корреспондирующих дескрипторов показывает превалирование в них базовых понятий (23 дескриптора).

Таким образом, область «перекрывания» тезауруса ОиНХ с физической химией включает 34 % корреспондирующих дескрипторов, с аналитической химией – 21 %, с органической химией – 13 % дескрипторов. Детальная характеристика областей перекрывания тезаурусов ОиНХ с ФХ, АХ, ОХ представлена в табл. 3.

Таблица 3

Характеристика областей перекрывания тезаурусов ОиНХ и ФХ, АХ, ОХ

При количественной характеристике областей «перекрывания» тезаурусов перечисленных химических дисциплин использовали следующие данные по тезаурусу ОиНХ:

– общее количество исследуемых дескрипторов в тезаурусе – 223;

– количество дескрипторов первого уровня использования – 127, второго уровня использования – 63, третьего уровня использования – 33;

– дескрипторы из теоретического ядра дисциплины (первичные категории, концептуальные модели) – 15;

– дескрипторы из базисного содержания дисциплины (законы, принципы, правила, теории, методы, «именные» уравнения, базовые и производные от базовых понятия) – 208.

Из представленной характеристики областей «перекрывания» тезаурусов общей и неорганической химии с физической химией, аналитической химией, органической химией следует, что наибольшая включенность (детерминированность) дескрипторов ОиНХ наблюдается в дисциплине «Физическая химия», что подтверждается показателями по корреспондирующим дескрипторам (34 %), наиболее теоретизированным (первым) уровнем использования дескрипторов (41 %), по преобладающим долям корреспондирующих дескрипторов из теоретического ядра (68 %) и базисного содержания дисциплины (32 %).

Менее значительны показатели по включенности дескрипторов ОиНХ в тезаурус органической химии, что еще раз подтверждает высказываемую нами мысль о необходимости предметно-ориентированной дидактической адаптации студентов второго курса при изучении органической химии.

При суммарном подсчете корреспондирующих дескрипторов по трем дисциплинам (ФХ, АХ, ОХ) было выявлено 117 общих дескрипторов, которые составляют 52 % от тезауруса общей и неорганической химии. Это свидетельствует о том, что тезаурус дисциплины «Общая и неорганическая химия», изучаемой на первом курсе, имеет высокую степень детерминирования (обусловливания) понятийно-терминологического аппарата химических дисциплин, изучаемых на последующих курсах.

Сосредоточение корреспондирующих дескрипторов в тезаурусе химической дисциплины, изучаемой первокурсниками в период учебно-дидактической адаптации, акцентирование на их семантизацию, перманентное концентрирование внимания на существующих междисциплинарных связях и преемственности химического понятийно-терминологического аппарата обеспечивает повышение адаптационных возможностей студентов к усвоению химии общепрофессиональных и специальных циклов, формирование способности интегрировать накапливаемые химические знания, обогащать профессиональный тезаурус.

Таким образом, дополняющие друг друга модульное и тезаурусное структурирование химии являются эффективными подходами к адаптационному обучению дисциплины по мотивационнопобудительной (развивающей) стратегии. При этом в процессе обучения химии студентов первого курса следует использовать методы и средства семантизации понятийно-терминологического аппарата.

* * *

При адаптационном обучении химии на двуязычной основе с точки зрения семантизированного освоения понятийно-терминологического аппарата наиболее эффективно структурирование содержания дисциплины в соответствии с модульным и тезаурусным подходами, позволяющими дидактически согласованно представлять учебный материал на уровне дидактических единиц (терминов, понятий).

При модульном структурировании содержания дисциплины «Общая и неорганическая химия» выделяются блок 1 «Общая химия» и блок 2 «Неорганическая химия», включающие в совокупности тринадцать модулей, разделенных на 39 учебных элементов, имеющих дидактические цели обучения.

Пирамида дидактических целей состоит из частных целей освоения учебных элементов, интегрирующих целей усвоения модулей, комплексной цели достижения предметно-ориентированной дидактической адаптации студентов, характеризующейся адаптированностью к учебной деятельности при химической подготовке и успешным усвоением содержания дисциплины, представленного в тринадцати модулях.

Особенность построения пирамиды дидактических целей в том, что она базируется на совокупности коррекционных дидактических целей по фундированию (обоснованию, закреплению, закладыванию) основополагающих тем школьного курса неорганической химии, структурированных в тринадцать учебных элементов модуля М-0 входного блока 0. Значимость данного блока при адаптационном изучении химии на двуязычной основе (на русском и родном, нерусском, языках) в том, что он терминологически и номенклатурно насыщен.

В рамках модульного подхода используются: структурирование содержания через укрупнение дидактических единиц (УДЕ); укрупнение лингвистических единиц (УЛЕ на родном, затем неродном языке) как языковая поддержка в освоении терминов на неродном языке; алгоритмизация действий (создание ориентировочной основы действия – ООД).

В соответствии с тезаурусным подходом к структурированию содержания общей и неорганической химии выделены: теоретическое ядро дисциплины – первичные понятия и категории, концептуальные модели-объекты; базисное содержание – научные теории, фундаментальные законы, принципы, базовые понятия, основные методы, понятия, производные от базовых, «именные» уравнения; функциональное содержание – теоремы, правила.

Структурные компоненты теоретического ядра, базисного и функционального содержания образуют иерархию дескрипторов (терминов и понятий) дисциплины, входящих в совокупности в ее учебный тезаурус. Учебный тезаурус, оформленный в виде таблицы, составляется во взаимосвязи с модульным структурированием содержания дисциплины, то есть для каждого дескриптора указывается модуль (М) и учебный элемент (УЭ) этого модуля, в котором изучается дескриптор.

Тезаурус дисциплины «Общая и неорганическая химия» (ОиНХ), изучаемой на первом курсе, имеет высокую степень детерминирования (обусловливания) понятийно-терминологического аппарата химических дисциплин, изучаемых на последующих курсах. При суммарном подсчете по трем дисциплинам (физическая, аналитическая, органическая химия) было выявлено 52 % корреспондирующих дескрипторов от тезауруса общей и неорганической химии. При раздельном подсчете установлено, что наибольшая включенность (детерминированность) дескрипторов ОиНХ наблюдается в дисциплине «Физическая химия», что подтверждается долей корреспондирующих дескрипторов в 34 %.