CC BY
65опора на их неиссякаемые силы, вера в их способности. Через воспитание, в процессе воспитания только и можно эффективно и по-настоящему осуществить цели и задачи обучения математике.
Литература:
1. Панцева Е.Ю. Особенности организации и проведения вузовской лекции. В сборнике: Методические особенности преподавания дисциплин естественно-научного цикла в военном вузе. Сборник трудов. - Киров, 2020. - С. 40-45.
2. Панцева Е.Ю., Тойшева О.А., Шалугина Т.В., Снадченко С.В. Особенности математического образования в военном авиационном вузе. Проблемы современного педагогического образования. - 2017. -№ 56-6. - С. 208-216.
3. Шалугина Т.В., Шипицина Н.М., Хазова А.А. Влияние междисциплинарных, межпредметных связей на формирование личности обучающегося в высшей школе. Проблемы современного педагогического образования. - 2019. - № 65-4. - С. 276-280.
Педагогика
УДК 372.854
кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и методики преподавания химии Ширяева Ольга Юрьевна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Оренбургский государственный педагогический университет (г. Оренбург); кандидат химических наук, доцент кафедры химии и методики преподавания химии Бахарева Светлана Владимировна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Оренбургский государственный педагогический университет (г. Оренбург)
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ
Аннотация. В статье рассмотрены основные биохимические понятия, которые изучаются в школьном курсе химии. Предложена теоретическая модель системы биохимических знаний обучающихся.
Ключевые слова: биохимические понятия, школьный курс химии, химический состав живых организмов, химические ферментативные реакции.
Annotation. The article deals with the basic biochemical concepts that are studied in the school chemistry course. A theoretical model of the system of biochemical knowledge of students is proposed.
Keywords: biochemical concepts, school chemistry course, chemical composition of living organisms, chemical enzymatic reactions.
Введение. Основным составляющим системы научных знаний у обучающихся являются научные понятия, формирование которых включается в процесс обучения, выполняет большую роль в научном познании и составляет логическую основу научных систем и теорий. В связи с этим совершенствование процесса формирования системы научных понятий у обучающихся школ является важной задачей процесса обучения, которое способствует повышению эффективности учебного процесса, качества и прочности знаний, а также сформированности научного мировоззрения [1, 7, 8].
Биологическая химия представляет собой науку о качественном составе, количественном содержании и преобразованиях в жизненных процессах соединений, образующих живую материю. Совокупность всех процессов синтеза и распада веществ в живых организмах осуществляется в постоянной взаимосвязи с окружающей. Важной особенностью живой материи является способность живой природы извлекать из окружающей среды энергию, преобразовывать ее и использовать для построения высших уровней организации, для выполнения физической работы и собственного биосинтеза. Познание химической организации живой природы, закономерностей ее функционирования обеспечивается синтезом знаний предметов естественно-научного цикла, прежде всего химии и биологии. В этом синтезе особое место занимает система биохимических понятий. Особенности развития современного общества приводят к все большей значимости биохимических знаний. В современных условиях биохимическим понятиям отводится важная роль, так как возникает повышенное внимание к здоровью человека. Биохимические знания всегда были представлены в содержании школьных предметов. Содержание биохимического материала в школьном курсе химии позволяет описать и объяснить на химическом уровне известные биологические явления, способствует формированию естественно-научного мировоззрения. В связи с развитием науки, определенными требованиями общества и образования происходит совершенствование их содержания и методики изучения. Следовательно, начальные этапы формирования биохимических понятий осуществляются в школьных курсах химии и биологии, что позволяет в дальнейшем использовать полученные знаниях при изучении биологической химии на более углубленном уровне в высшем учебном заведении [6].
Изложение основного материала статьи. Содержание школьного курса химии представлено определенным объемом химических знаний, которые являются важным звеном естествознания и необходимы для формирования целостного представления о мире. Биохимическое содержание в школьном курсе химии способствует развитию у обучающихся познавательных интересов к исследованию живых организмов; научному пониманию сущности Жизни; пониманию необходимости здорового образа жизни; способности применять полученные биохимические знания в повседневной жизни [1]. Основные биохимические понятия входят в состав фундаментального ядра содержания общего образования. Ранее биохимические знания были интегрированы и изучались постепенно. С введением ФГОС содержание школьного курса химии условно разделили на четыре раздела:
1. Теоретические основы химии.
2. Основы неорганической химии.
3. Основы органической химии.
4. Химия и жизнь.
Происходит перераспределение «центра тяжести» основных биохимических понятий. Так в разделе «Основы органической химии» изучаются функциональные органические соединения: спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры, амины, аминокислоты. Также дается представление о гетероциклических соединениях и азотистых основаниях. Появляется раздел «Химия и жизнь», в котором концентрируются основные биохимические понятия: Белки. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Жиры. Углеводы. Химия и здоровье. Рациональное питание. Калорийность пищи. Витамины. Лекарственные вещества. Вред, причиняемый наркотическими веществами.
В школьных программах, представленных разными авторами, распределение материала с биохимическим содержанием не позволяет обучающимся составить целостное представление о химических законах, характерных для живых организмов. Рассеянность биохимического материала приводит к потере его обобщающего значения по отношению к химическим знаниям. Наибольшее количество биохимических понятий в школьном курсе химии сосредоточено в программе старших классов. Согласно анализу школьной программы и учебников по химии 8-11 классов (О.С. Габриелян и др.), первое знакомство обучающихся с химическими понятиями биохимического содержания происходит в 8 классе, однако более подробно изучаются они в 9-11 классах. Основные биохимические понятия, изучаемые в школьном курсе химии представлены в таблице 1.
Таблица 1
Основные биохимические понятия в школьном курсе химии
Класс Биохимические понятия
8 Химические элементы в природе. Массовая доля химических элементов в веществе. Вода. Химическая реакция. Ферменты как биологические катализаторы. Фотосинтез. Гидролиз.
9 Химическая организация живой и неживой природы. Химические элементы в клетках живых организмов. Макро- и микроэлементы в клетках живых организмов. Органические вещества. Витамины. Гормоны. Ферментативный катализ. Минеральные вещества. Металлы в природе. Биологическая роль натрия, калия, кальция, магния, железа. Гемоглобин. Воздух как источник кислорода. Дыхание. Фотосинтез. Вода и ее биологическая роль. Биологическое значение неметаллов. Элементы - органогены. Роль галогенов в биохимических процессах живого организма.
10 Спирты одноатомные и многоатомные. Карбонильные соединения. Сложные эфиры. Жиры, гидролиз жиров. Глюкоза, фруктоза. Брожение. Полисахариды. Крахмал, ферментативный гидролиз. Целлюлоза. Амины. Аминокислоты заменимые и незаменимые. Белки, пептидная связь. Нуклеиновые кислоты. Ферменты. Пероксидаза, каталаза. Витамины. Гормоны. Инсулин, адреналин. Лекарства.
11 Химическая связь. Внутримолекулярная водородная связь и ее биологическая роль. Коллоидные дисперсные системы. Гидролиз органических соединений. Обратимый гидролиз АТФ. Ферменты как биологические катализаторы. Ферментативный катализ. Распространенность химических элементов в природе. Массовая доля химических элементов в веществе. Роль металлов и неметаллов в организме человека.
Основной объем материала биохимического содержания приходится на курс органической химии, а именно на завершающие этапы ее изучения. Школьный курс органической химии построен таким образом, чтобы подвести обучающихся к научному пониманию роли органических веществ в живых организмах. К таким веществам относятся белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Однако для понимания сложности этих соединений предварительно необходимо изучить другие классы соединений. Следовательно, в разделе «Основы органической химии» органические соединения изучаются по мере усложнения строения, т.е. от относительно простых соединений, например, углеводородов, до сложных соединений - белков и нуклеиновых кислот, которые представляют химическую основу живых организмов. Так для понимания белков нужно знать аминокислоты, нуклеиновых кислот - азотсодержащие гетероциклические соединения и моносахариды, жиров - сложные эфиры, углеводов - спирты, альдегиды, кетоны, посредством которых они характеризуются. Причем изучаются не только вещества, входящие в состав живых организмов, но и химические реакции, составляющие основу жизнедеятельности.
В процессе формирования научных понятий в них должно сохраняться основное ядро, которое на последующей ступени обучения будет развиваться, обогащаться. Следовательно, основываясь на принципе преемственности в обучении можно выделить три основных этапа формирования биохимических понятий в школьном курсе химии [3, 7]:
1. Этап накопления опорных знаний как основных элементов содержания биохимических понятий.
2. Этап концентрации элементов биохимического содержания и формирование на этой основе биохимических понятий.
3. Этап развития и интеграции биохимических понятий, совершенствование практических биохимических умений.
Формирование системы биохимических понятий осуществляется на основе интеграции циклов смежных дисциплин - химии и биологии. Интеграция в обучении необходима для устранения фрагментарности и мозаичности научных знаний обучающихся, обеспечивает усвоение ими единого знания, комплекта личностных человеческих ценностей. Результатом применения интегративного подхода при изучении естественно-научных дисциплин являются оптимизация учебно-воспитательного процесса, систематизация школьных знаний, формирование естественно-научной картины мира. Следовательно, обобщение биохимических понятий в школьном курсе химии и биологии может происходить несколькими путями [1, 2, 4, 5, 7]:
1. биохимические понятия начинают изучаться в курсе биологии, а затем углубляются в курсе химии, приобретая химическую основу (неорганические вещества живых организмов);
2. биохимические понятия начинают изучаться в курсе химии и углубляются в курсе биологии, приобретая биологическую составляющую (ферменты как биокатализаторы);
3. биохимические понятия развиваются параллельно в школьных курсах биологии и химии.
Для реализации межпредметных связей при изучении биохимических понятий в школьном курсе химии и биологии возможно использовать теоретическую модель системы биохимических знаний обучающихся, в которой предлагается выделить несколько разделов (блоков) биохимических знаний:
1. Блок знаний о веществах, входящих в состав живых организмов. В данном разделе изучается химический состав живых организмов - неорганические вещества (вода и минеральные соли) и органические вещества (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, биологически активные вещества - витамины, гормоны, ферменты). Также предлагается по возможности включить изучение молекулы АТФ.
2. Блок знаний о химических реакциях, протекающих в живых организмах и составляющих основу жизнедеятельности. В данном разделе обращают внимание на ферментативные химические реакции (термодинамика, кинетика, условия и механизм протекания реакций), вводят понятие катаболизм (диссимиляция) и анаболизм (ассимиляция).
3. Блок методов, используемых в биологической химии - применение химического эксперимента с использованием биохимической направленности, исследовательской деятельности обучающихся.
Данные блоки находятся во взаимосвязи: состав и строение веществ определяют различные характеристики протекающих процессов, а последние раскрывают химические свойства веществ, возможность их синтезов. Знания добываются с использованием определенных средств познания.
Главным предметом изучения биохимического содержания в школьном курсе органической химии являются субстанциональные понятия, отражающие состав живой материи. Важной характеристикой химического состава живых организмов является их качественный и количественный элементный состав. Поэтому данные понятия как обязательные компоненты входят в систему понятий о химической организации живой материи. Основными характеристиками всех химических компонентов клеток, как и любых химических соединений, являются их состав, строение, свойства, а также выполняемые биологические функции. Особое внимание уделяется пространственной структуре биологических молекул, так как от нее зависят физические и химические свойства и во многом определяются выполняемые в клетках функции [6].
В школьном курсе химии не изучается понятие АТФ как макроэргическое соединение, однако данное понятие рассматривается в курсе биологии. Логично, что в курсе биологии более широко сделан акцент на биологической роли таких соединений, как белки, липиды, углеводы, витамины, гормоны.
В системе биохимических знаний наиболее сложным и многокомпонентным является блок знаний о химических ферментативных реакциях в живых организмах (обмен веществ). Обмен веществ представляет собой самопроизвольный и саморегулирующийся непрерывный круговорот веществ, протекающий в процессе существования живой материи и сопровождающийся ее самообновлением. Данные реакции обеспечивают живым организмам рост, развитие, воспроизведение, а также обмен веществ и энергии с окружающей средой. Все биохимические процессы подчиняются всеобщим законам сохранения массы и энергии. Химические реакции в живом организме катализируются ферментами. Теория ферментативного катализа раскрывает общий механизм биохимических реакций, определяет количественные характеристики для описания этих процессов посредством установления математических зависимостей. Л. Михаэлисом и М. Ментен в 1913 году была создана общая теория действия ферментов и ферментативной кинетики, впоследствии расширенная главным образом усилиями Дж. Бриггса и Дж. Холдейна.
В школьных учебниках химии биохимические реакции, на которых основано функционирование живых систем, рассматриваются лишь в общем контексте химических свойств веществ. Описательно раскрываются процессы превращения основных компонентов пищи в организме человека. Подробнее всего рассматриваются реакции гидролиза биополимеров (жиров, углеводов, белков): записываются их уравнения, указывается одно из условий осуществления этих реакций - обязательное наличие ферментов. Приводятся также уравнения полного окисления глюкозы, без указания численного значения теплового эффекта. Упоминается о том, что конечными продуктами распада жиров являются вода оксид углерода (IV), а сам процесс дает организму энергию, необходимую для жизнедеятельности. Отмечается, что при распаде и окислении белков азот отщепляется в виде аммиака, а углерод и водород окисляются до углекислого газа и воды. При изучении химических свойств глюкозы приводятся уравнения реакций спиртового и молочнокислого брожения.
Более подробно химическая сущность биохимических процессов в школьном курсе химии не раскрывается. Однако многие, не нашедшие здесь отражение, вопросы динамической биохимии представлены в школьных программах и учебниках по биологии. В этом плане большим достоинством курса общей биологии является раскрытие вопросов об обмене веществ и превращении энергии как основе жизнедеятельности клетки, о роли АТФ в этих превращениях Здесь на довольно высоком научном уровне описываются процессы фотосинтеза и синтеза белков в клетках на рибосомах. Подробно рассматриваются процессы энергетического обеспечения клеток аэробных организмов на примере распада и окисления глюкозы. Выделяются этапы этого процесса (кислородный и бескислородный), раскрывается их сущность, приводятся основные химические реакции и энергетический эффект каждой стадии, указывается локализация процесса [2, 5].
Таким образом, содержание школьного курса биологии в некоторой мере компенсирует отсутствие важнейших фундаментальных биохимических понятий и содержаний химического образования. Однако усвоение их обучающимися затруднено вследствие насыщенности материала теоретическими химическими положениями, не подкрепленными опорными химическими знаниями.
Сопоставление научных биохимических знаний с отражением таковых в содержании школьных курсов показало, что в школьных предметах не нашли отражение некоторые важные в научном и дидактическом плане биохимические понятия. Прежде всего это касается школьного курса химии. Особенно обеднено в нем содержание блока знаний о химических реакциях. Нигде не дается общая характеристика биохимических процессов, что затрудняет понимание обучающимися особенностей протекания биохимических реакций и их отличий от реакций в неживой природе. Процессы распада биоорганических веществ в курсе химии в лучшем случае рассматриваются в виде общих схем; процессы биосинтеза показаны только как обратные процессам гидролиза. Это не дает возможности обучающимся на химической основе уяснить известное из биологии важнейшее понятие о взаимосвязях обмена веществ в живых организмах. Минимально в школьном курсе химии даны термодинамические сведения: лишь в виде качественной энергетической характеристики процессов полного окисления глюкозы и жиров. Практически отсутствуют знания кинетики биохимических
реакций, лишь на одном примере упоминается о большой скорости ферментативных процессов; о механизмах биохимических реакций речь не идет нигде. В то же время в курсе химии средней школы на довольно высоком научном уровне освещаются общие теоретические вопросы химической кинетики и термодинамики. Однако их конкретизация производится либо на «пробирочно» осуществляемых, либо на «технологических» реакциях, без привлечения биохимических процессов.
Таким образом, биохимические реакции рассматриваются неглубоко и в крайне незначительном объеме, по сравнению с биохимической наукой, где наибольший объем знаний приходится на долю биохимических процессов. Представленное в школьных учебниках по химии биохимическое содержание вызывает у обучающихся затруднения в раскрытии структурно-функциональных зависимостей для биоорганических веществ, в уяснении сущности и закономерностей протекания биохимических реакций. Это снижает возможности реализации обучающимися объяснительных и прогностических функций теоретических знаний, что существенно снижает уровень их учебно-познавательной деятельности.
Исследование биообъектов осуществляется с помощью методов биохимии. Особенностью изучения биохимических понятий является прикладной характер, что позволяет применять теоретические знания в практической деятельности. Недостатком школьного естественно-научного образования является то, что в программах и учебниках по химии и биологии ничего не говорится об арсенале современных методов биохимии, что снижает методологический аспект научных знаний и методологическую направленность обучения.
Выводы. Таким образом, при изучении каждого биохимического понятия необходимо обращать внимание на структурно-функциональные взаимосвязи между особенностями строения биоорганических соединений, их биологическими функциями и процессами, которые принимают участие в поддержании жизни биологических систем разных уровней организации. Школьные программы определяют перечень биохимических понятий, их состав и последовательность изучения в различных темах. В школьных учебниках, написанных в соответствии с программами, объем и содержание биохимических понятий раскрываются в общем контексте изложения учебного материала. В процессе обучения биохимические понятия зачастую не дифференцируются от других химических и биологических понятий, не рассматриваются комплексно, в соответствии со связями системообразования. Поэтому для формирования качественных биохимических знаний у обучающихся, целостному пониманию ими окружающей живой природы также необходимо использование деятельностного подхода, что позволит применить полученные знания в практической деятельности и способствовать развитию личности обучающегося.
Литература:
1. Ахметова Л.В. Формирование понятийного аппарата учащихся при изучении естественно-научных дисциплин // Вестник Томского государственного педагогического университета. - 2011. - №6. - С. 155-160.
2. Ерыгин Д.П. К вопросу о межпредметных связях химии и биологии. Методика обучения химии в средней и высшей школе. - М.: Просвещение, 2001. - 58 с.
3. Кузнецова Н.Е. Формирование систем понятий при обучении. - М.: Просвещение, 1989. - 144с.
4. Мельник Э.Л., Корожнева Л.А. Интегрированное обучение в средней общеобразовательной школе: теория и практика. - СПб: Легион, 2003. - 89 с.
5. Наливайко И.В., Боброва Н.Г. Содержание и развитие биохимических понятий в школьном курсе биологии // Самарский научный вестник. - 2016. - №1 (14). - С. 180-185
6. Николаев Л.А. Химия жизни. - М.: Наука, 2004. - 239 с.
7. Усова А.В. Некоторые методические аспекты проблемы формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов // Мир науки, культуры, образования. - 2011. - 4 (29). - С. 11-14
8. Усова А.В. Условия успешного формирования у учащихся научных понятий // Наука и школа. -2006. - №4. - С. 57-59
Педагогика
УДК 378.14.
кандидат педагогических наук, доцент Шкунова Анжелика Аркадьевна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); кандидат педагогических наук, доцент Крылова Татьяна Валентиновна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород); студент Чернявская Полина Михайловна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (Мининский университет) (г. Нижний Новгород)
ВИДЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧИТЕЛЯ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ЭМОЦИОНАЛЬНОМУ ВЫГОРАНИЮ
Аннотация. В статье раскрываются наиболее значимые виды профессиональной деятельности учителя, способствующие эмоциональному выгоранию. Современный педагог выполняет множество ролей: куратор ученических социальных проектов, тьютор, научный руководитель исследовательских работ, организатор классных мероприятий во внешней и внутренней среде. Преподаватель осуществляет подготовку обучающихся к олимпиадам, конкурсам, экзаменам, отвечает за их безопасность и здоровье, а также непрерывно повышает свою компетентность. Такая разносторонняя деятельность приводит преподавателя к постоянной перегрузке и апатии. Симптом профессионального выгорания является опасным для организаций, поскольку распространяется стихийно и может иметь коллективный характер, что неблагоприятно сказывается на атмосфере в организации, производительности труда и внутреннем состоянии работников образования. В статье представлены результаты анкетирования школьных учителей,
