Цели и приоритеты современного образования
Основными направлениями и приоритетами развития российского образования до 2040 года являются:
- формирование единого образовательного пространства, обеспечивающего преемственность всех уровней обучения;
- выбор образовательной траектории и будущей карьеры;
- повышение эффективности воспитательной работы, которая задает направление применения полученных знаний;
- активное вовлечение работодателей в процесс получения учащимися первичной профессии.
Особенно это касается естественно-научной, математической и инженерно-технологической областей, где для повышения эффективности обучения необходимо привлекать учащихся к практической деятельности. Для этого в обучение внедряются педагогические технологии, сочетающие единый программный материал с максимальной персонификацией деятельности, которая мотивирует учащихся и ориентирует их на успешную будущую образовательную и профессиональную деятельность.
Профессии лаборанта химического и экологического анализа актуальны сегодня и останутся такими в будущем, обогатившись новыми компетенциями, связанными с цифровизацией, искусственным интеллектом и методами исследований, разработанными с применением наукоемких технологий. В настоящее время в системе школьного образования создаются профильные классы с углубленным изучением профильных предметов и практической подготовкой в выбранной области. Ключевым предметом для профессий лаборанта-химика и эколога является химия.
Роль химии и междисциплинарные связи
Химия занимает в системе естественных наук особое место и приводит к осознанию востребованности системных химических знаний и практических навыков проведения эксперимента на всех этапах профессионального образования. Особую роль в освоении химии на углубленном уровне и получении опыта практического применения знаний играют смежные естественно-научные предметы. Их объединяет общность методов познания, законов и теорий, термодинамических и кинетических закономерностей протекания химических реакций (в том числе в биологических и экосистемах), общие научные принципы химического производства и подходы к вопросам экологической безопасности.
В процессе развития науки ее методы могут переходить из одной группы в другую, что приводит к появлению дисциплин на стыке наук: биохимии, биофизики, физической химии и химической физики, химической экологии и др. Для естественных наук обязательна опытная проверка знаний, прямая либо косвенная. Естествознание превратилось в истинную науку с тех пор, как смогло опереться на эксперимент и математическую базу.
Аналитическая химия как научная основа
Междисциплинарный подход позволяет расширить границы исследования, используя приёмы из смежных наук. Экологические исследования направлены на выявление количественного состава особей и видов, а также на качественную оценку их состояния в условиях обитания. Они проводятся с использованием большого разнообразия методов и приёмов изучения экологических свойств природы как в лабораторных, так и в полевых (внелабораторных) условиях. Химические методы позволяют изучать состав, строение и свойства различных соединений, веществ и материалов посредством химического анализа, который проводится с помощью химических, в том числе электрохимических, реакций.
Научная основа химического анализа – аналитическая химия. С одной стороны, она является фундаментальной наукой, так как опирается на основные законы и положения химии; с другой стороны – прикладной, поскольку занимается качественным и количественным анализом реальных объектов. Аналитическая химия играет, без преувеличения, огромную роль во всех отраслях современного общества.
В конце XX века всё чаще стали применять термин «аналитика». Это связано с тем, что для анализа начали использовать не только данные химических реакций, но и методы метрологии при оценке изменений химических и физико-химических характеристик физических и биологических объектов. Кроме того, этим термином называют процессы сбора, обработки, интерпретации и осмысления фактической информации для поиска закономерностей, выявления тенденций и принятия обоснованных решений во многих направлениях человеческой деятельности.
XXI век можно охарактеризовать как век технологических прорывов, информатизации и цифровых технологий. Этот век принёс аналитике новые возможности. Искусственный интеллект становится всё более важным инструментом для получения и обработки информации, в том числе о химических процессах.
Почему принципиально важно в рамках углубленного изучения химии на завершающем этапе, в 10–11 классах, проводить практикум с применением широкого арсенала химических и физико-химических методов анализа? Именно такой практикум, использующий для решения проблемной практической задачи знания химии, физики и математики (в частности, применительно к биологическим или экологическим объектам), и становится интегрирующим стержнем в формировании естественно-научной грамотности и ключевых компетенций, необходимых выпускнику для его дальнейшего профессионального самоопределения. Использование инструментальной базы при проведении химико-аналитических исследований формирует технологическую грамотность.
При организации практической подготовки необходимо предварительно познакомить учащихся с химическими и экологическими профессиями, с описанием компетенций лаборанта химического анализа и лаборанта-эколога. Должна быть организована лаборатория, оснащенная современным учебно-лабораторным оборудованием и приборами для обучения методам количественного анализа, которые наиболее часто применяются в научных и производственных химико-аналитических лабораториях и в ходе химико-экологического мониторинга. Эта лаборатория также должна содержать мини-библиотеку.
В состав мини-библиотеки должны входить:
- учебные пособия для учащихся и методическая литература для педагогов;
- справочники с информацией из смежных курсов физики, биологии, экологии, необходимой школьникам при знакомстве с методиками;
- методики практических работ по технологическим и метрическим операциям в химии с описанием оборудования;
- методики полуколичественных определений веществ в водной среде экспресс-методами;
- инструкции по технике безопасности и правила работы на приборах.
Подбор методик анализа не случаен: он включает определение содержания органических и неорганических веществ разных классов соединений с использованием как стационарного, так и портативного учебно-лабораторного оборудования, а также знакомит с устройством физико-химических приборов. Практически каждая методика требует перевода полученных табличных данных в графическую форму и последующей обработки графиков. Рассматриваемые методы анализа являются объективными, достаточно точными, чувствительными, а их результаты подвергаются математической обработке и представляются в цифровом выражении.
Изучение теоретических основ и количественного анализа проводится по специальной литературе, адаптированной для учащихся старших классов или студентов системы среднего профессионального образования, – учебным пособиям. Материал пособий знакомит учащихся не только с теоретическими основами аналитической химии и современными методами анализа, но и приводит сведения методологического характера о естественных науках и особенностях аналитической химии как науки, требующей прямых измерений (массы, объёма, плотности) и косвенных (аналитического сигнала физико-химических величин, количественно связанных с концентрацией вещества). В пособиях также уделено внимание промышленному производству, организации химико-аналитического контроля на всех его стадиях, экологическим исследованиям и мониторингу окружающей среды.
Формирование профессиональных навыков
С методической точки зрения, эти пособия адресованы широкому кругу специалистов: учителям химии, методистам, педагогам дополнительного образования и внеурочной деятельности естественно-научного профиля. Они также будут полезны всем, кто организует теоретическую и практическую подготовку учащихся по химии, их исследовательскую деятельность и профориентационную работу в профильных классах: химико-биологических, технологических и экологических.
Работа с материалами пособий в рамках как классной, так и индивидуальной работы помогает учащимся глубже усваивать фундаментальные и прикладные знания по химии и приобретать начальный опыт профессиональной деятельности.
Ряд таких пособий, разработанных и изданных ЗАО «Крисмас+», входит в состав специально сформированных компанией мини-библиотек. Благодаря этим пособиям и учебно-лабораторному оборудованию от ЗАО «Крисмас+» учащиеся могут выполнять практические работы по количественному определению веществ в природных и промышленных объектах, используя:
- методы классического химического анализа (колориметрический, титриметрический и др.);
- физико-химические методы (фотометрический, кондуктометрический, амперометрический, потенциометрический, хроматографический и др.).
Важно отметить, что учебно-методические комплекты ЗАО «Крисмас+» позволяют учащимся освоить методы химического экспресс-анализа воздуха, воды и почвы не только в учебной лаборатории, но и в полевых условиях – во время практик и экспедиций. Это дает им возможность приобрести начальные навыки по специальностям лаборанта химического анализа и лаборанта (техника)-эколога.
Ключевые слова: междисциплинарность, методика, метод, цифровизация.
Ключевые словосочетания: профессия лаборанта, аналитическая химия, количественный анализ, искусственный интеллект, метод исследования, наукоемкие технологии, практические навыки, экологический мониторинг, химико-аналитический контроль.
За дополнительной информацией обращайтесь:
+7 (800) 302-92-25 (звонок по России бесплатный)
+7 (812) 575-54-07
+7 (812) 575-50-81
+7 (812) 575-55-43
+7 (812) 575-57-91
E-mail: info@christmas-plus.ru
САЙТ КРИСМАС: https://christmas-plus.ru/