Взгляд «химическим глазом»: в СПбГУ эксперты поделились мнениями о современном преподавании химии

Способны ли старшеклассники работать над серьезными исследовательскими проектами, используя методы молекулярной фотометрии или хроматографии, и с какого возраста нужно приобщать школьников к работе в лаборатории? Эти и многие другие вопросы рассмотрели эксперты на секции «Химическое образование», состоявшейся в Университете в рамках XXI Менделеевского съезда.

Работу секции своим докладом открыла профессор Университета, куратор химического направления Академической гимназии имени Д. К. Фаддеева СПбГУ Анна Карцова. Свое выступление она посвятила роли проектно-образовательных смен в школьном образовании.

Ученый рассказала, что на сегодняшний день проектной деятельности школьников уделяется большое внимание в государственных образовательных стандартах: выпускникам девятых и одиннадцатых классов необходимо выполнить собственный итоговый исследовательский проект. При этом, отметила профессор СПбГУ, важно сохранять баланс между разумным консерватизмом и инновациями в образовательных программах и технологиях.

Мы прекрасно отдаем себе отчет в том, что проектная деятельность никоим образом не замена фундаментальному образованию. Но при соблюдении определенных позиций она может стать довольно серьезным ему подспорьем.

Куратор химического направления Академической гимназии имени Д. К. Фаддеева СПбГУ Анна Карцова

Выполнение исследовательской работы под руководством грамотного и мудрого специалиста позволяет реализовать то, что не получается сделать на обычном уроке: сформировать значимые мотивы обучения, заменить учебно-дисциплинарную модель на личностно-ориентированную, добиться эмоционального комфорта и ощущения сопричастности.

В ноябре 2018 года почетную миссию провести проектно-образовательную химическую смену и выступить в качестве руководителей исследовательских проектов школьников взял на себя преподавательский коллектив Института химии СПбГУ. Для участия в проектной смене из 800 старшеклассников со всей России, проявивших глубокий интерес к химической науке, требовалось отобрать 70 лучших. Такой же жесткий отбор проходила и команда руководителей проектов. В нее вошли молодые кандидаты наук и аспиранты, имеющие большой опыт работы со школьниками.

По итогам участия химиков СПбГУ в проектной смене был подготовлен сборник методических указаний для преподавателей «Путь в профессию». В настоящее время он готовится к печати в типографии СПбГУ.

Образовательная программа проходила под названием «Синтез и анализ — основа современной химии». В течение смены школьникам было необходимо выполнить свой исследовательский проект. Найти тему научного исследования для школьников намного труднее, чем для студентов и аспирантов, пояснила Анна Карцова. Среди тем, которые преподаватели предложили участникам смены: «Жидкофазный синтез неорганических материалов», «Исследование роста пленок диоксида титана на поверхности титана и их использование в медицине», «Металлоорганические каркасные структуры — перспективный класс координационных соединений», «Выявление способов фальсификации документов: теория и практика» и другие.

Особо Анна Карцова отметила две темы, посвященные анализу образцов зеленого и черного чая. Один проект касался определения микроэлементов, в качестве метода была выбрана молекулярная фотометрия, второй — определения органических соединений, полифенольных антиоксидантов, метод — хроматография. Участникам, которые выполняли эти проекты, удалось побывать на чайных плантациях и увидеть, какой путь проходит чайный лист до того, как оказывается в заварочном чайнике.

На протяжении проектно-образовательной смены преподаватели и ученики поддерживали дистанционный контакт с ресурсным центром Научного парка СПбГУ «Методы анализа состава вещества». Это дало возможность снимать рентгеноструктурные спектры полученных веществ, получать масс-спектрометрическую информацию, чтобы далее интерпретировать результаты экспериментов. По словам Анны Карцовой, проектная деятельность помогает школьникам научиться работать в команде, критически относиться к своим результатам, приобрести «чувство вещества».

Несмотря на то что изучение химии начинается в школах с восьмого класса, начинать приобщаться к этой науке следует намного раньше, уверен Денис Жилин, учитель химии московской школы № 192, основатель химической лаборатории для школьников 8-10 лет. Ученики начальной школы могут работать с конкретными объектами, но не готовы к абстрактным обобщениям, а значит, с ними еще нельзя заниматься уравнениями реакций. Зачем тогда нужно приводить их в лабораторию так рано? Специфика возраста заключается в том, что именно в это время у детей начинаются целенаправленные спонтанные игры, направленные на конструирование. Но главное — это ключевой возраст для развития «чувства вещества»: способности решать задачи, связанные с веществами, без внешних инструкций. Ее характеризуют два аспекта: так называемые «химический глаз» и «химические руки» — умение замечать важные моменты и игнорировать несущественные, а также оптимально манипулировать с химическими препаратами. В частности, они позволяют определить, когда закончилась реакция, и сходу понять, где нужно нагревать пробирку, чтобы запустить процесс превращения одних реактивов в другие.

«Наблюдая за детьми, а затем и за взрослыми, я начал понимать простую вещь: есть люди, которые работают с веществом грамотно и аккуратно без заранее заданных инструкций, и те, кто постоянно допускает ошибки и обучается медленно, — поделился Денис Жилин. — Вспоминаю рассказы о людях, которые, не оборачиваясь, только по запаху могут понять, что в лаборатории что-то идет не так, или у которых белки кристаллизуются так, как ни у кого другого». При этом «чувство вещества» — явление не уникальное. Эту способность можно развивать в себе так же, как чувство юмора или языковое чутье, и необходима она всем, кто так или иначе работает с материалами. Чем меньше это чувство развито, тем более детальными должны быть инструкции, а значит, тем выше вероятность допустить ошибку.