CC BY
20
Рис. 2. Поле ввода данных об абитуриентах
Третий этап мероприятий по апробации начался в мае 2012. В ходе этапа успешно были переданы данные об абитуриентах по средствам пакетной загрузки.
УДК 371:504.064
А.В. Нистратов, В.Н. Клушин, Е.В. Крылова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
РАЗРАБОТКА МАТЕРИАЛИЗОВАННОГО ЭТАПА ПРОЦЕССА УСВОЕНИЯ БАЗОВЫХ НАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ В КУРСЕ «ТЕХНОЛОГИЯ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ»
С целью усвоения студентами базовых научных понятий курса «Технология защиты окружающей среды» выполнен анализ учебного материала и разработаны специальные задания на основе деятельностной теории учения.
For mastering of basic scientific concepts of subject «Environmental protection technology» by students analysis of training material is made and special tasks are developed on basis of the activity theory of studying.
Специальный курс «Технология защиты окружающей среды» является важнейшим в технологической подготовке студентов по профилю «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» в РХТУ им. Д.И. Менделеева. Он содержит наиболее важные сведения о методах, процессах и аппаратах для защиты атмосферы, гидросферы и литосферы от негативного воздействия промышленных выбросов [1] и в этой связи обусловливает предъявление высоких требований к результатам усвоения этих знаний. Однако практика обучения по данной дисциплине в условиях жёстких временных ограничений при общем сокращении сроков подготовки бакалавров и специалистов, свидетельствует о необходимости
совершенствования методических средств повышения названных результатов. Один из эффективных путей решения этой актуальной учебно-методической задачи представляет создание специальных заданий, направленных на усвоение базовых научных понятий указанного курса.
Для решения проблемы более эффективного обучения в числе прочих существует деятельностный подход к процессу учения. Основанный на дея-тельностной теории учения [2-4], по которой знание есть результат направленных на его получение действий, он предполагает усвоение научных понятий в том числе путём выполнения системы специально разработанных заданий, включающих признаки этих понятий. Необходимым условием управляемого процесса обучения является поэтапное усвоение познавательных действий и получаемых с их помощью понятий, которое начинается с выполнения действия в материализованной форме в ходе материализованного этапа процесса усвоения. Тогда формирование понятий происходит организованно, поэтапно и позволяет получать «продукт» с заданными показателями качества.
В частности, разработка заданий для обеспечения показателей качества усвоения студентами знаний раздела «Технология очистки сточных вод» названного курса на основе деятельностного подхода к процессу учения требует анализа учебного материала, а именно рассмотрения структуры составляющих его научных понятий и выделения существенных (общих и отличительных) признаков этих понятий. Такая работа выполнена на учебном материале по темам «Адсорбция», «Ионный обмен», «Электролиз» выделенного раздела.
Система базовых научных понятий раздела «Технология очистки сточных вод» представлена на рис. 1а. Наиболее общее понятие - метод очистки сточной воды. По сути, материал курса представляет систематическую характеристику множества существующих методов водоочистки. Более узкое понятие - процесс, лежащий в основе метода (метод может включать несколько процессов), хотя в некоторых случаях они совпадают. Различия в свойствах объектов очистки, с одной стороны, и в условиях проведения процессов, с другой стороны, обусловливают существование различных по конструкции аппаратов, набор которых для каждого метода очистки индивидуален. Согласно этой последовательности понятий (от общего к частному) построено изложение лекционного материала (рис. 16).
Метод
Процесс
Аппарат
а 6
Рис. 1. Система базовых научных понятий (а) и содержание учебного материала (&) раздела «Технология очистки сточных вод»
1. Область применения метода очистки
(очистка от каких загрязняющих веществ)
2. Теоретические основы метода:
а) сущность метода - процесс или явление
б) закономерности процесса (явления)
в) средства осуществления
г) практические особенности и аспекты
3. Аппаратурное оформление:
а) классификация аппаратов
б) схема аппарата (установки)
в) принцип действия
Каждый метод очистки характеризуется существенными признаками, которые тоже выступают понятиями общего уровня, подлежащими усвоению (табл. 1).
Табл. 1. Существенные признаки методов очистки сточных вод
Качественные Количественные
Объект очистки (вид загрязняющего вещества) Эффективность: степень очистки "л=(С -С /С )• 100 % н к н контроль биосферы КБ=С /ПДК к санитарная эффективность СЭ=^/КБ
Явление (процесс) в основе метода
Средства осуществления (расходные материалы, энергия) Затраты финансов, материалов, энергии
Аппаратурное оформление (аппараты и установки) Длительность процесса
Возможность рекуперации загрязняющего вещества (да/нет)
Так, главные качественные признаки метода очистки включают объект извлечения (удаляемое из воды вещество), процесс (явление), лежащее в основе метода, средства его осуществления: расходные материалы, аппаратурное оформление. Наиболее важные количественные признаки (показатели) характеризуют эффективность метода: степень очистки, контроль биосферы и санитарная эффективность. Универсальность этих признаков позволяет использовать их в заданиях в сочетании с различными методами очистки и тем самым способствовать усвоению тех и других.
Полноценная отработка учебного материала по темам, то есть методам водоочистки «Ионный обмен», «Адсорбция», «Электролиз» предполагает выделение общих и отличительных признаков выбранных методов, результаты которого представлены в табл. 2.
Табл. 2. Сравнительная характеристика некоторых методов очистки сточных вод
Электролиз Ионный обмен Адсорбция
Общие признаки
Очистка сточных вод от растворенных веществ
Основаны на физико-химических процессах
Высокая степень очистки
Высокая санитарная эффективность
Возможность повторного использования выделенных загрязняющих веществ
Специфические признаки
Очистка в основном от Очистка в основном от орга-
неорганических растворенных веществ нических веществ
Электрохимическая реакция Ионный обмен (ионные взаимодействия) Межмолекулярные взаимодействия
Специфическая теория Сходные теоретические представления
Расходуемая электроэнергия Расходуемые материалы
Различные аппараты для Аппараты для взаимодействия твердой и жидкой фаз
пропускания тока с разными способами контакта
Работа с указанными признаками понятий на основе действия распознавания составляет существо заданий, направленных на усвоение перечисленных методов. Надо отметить, что для верного решения заданий необходимо учитывать весь комплекс заданных признаков - ситуация, приближенная к реальности.
Аналогичный анализ выполнен по отношению к аппаратам для реализации выбранных методов и соответствующих процессов. Многообразие аппаратурного оформления определяют различные свойства объектов очистки, с одной стороны, и различные условия процессов очистки, с другой стороны. Причём для конкретного метода и соответствующего процесса эти условия выступают существенными признаками применяемых аппаратов. Задания, связанные с выбором аппаратов, также построены на распознавании их отличительных признаков.
На основе представленного анализа учебного материала разработаны специальные задания, принадлежащие по содержанию к 4 группам: 1) сравнение методов очистки; 2) изменение условий процесса; 3) распознавание аппаратов; 4) обоснованный выбор аппаратов.
Примеры заданий каждой группы приведены ниже.
1. Сточную воду электрохимического производства предлагают очищать от хрома (VI) (ПДКв = 0,1 мг/л) с начальной концентрацией 25 мг/л следующими методами до конечной концентрации, мг/л:
а) электролиза - 0,02;
б) ионного обмена - 0,4.
Оцените эффективность методов по степени очистки (ц). Сравните санитарную эффективность (СЭ) предложенных методов.
Ответ. Ца = 99,9 %,щ = 98,4 %. СЭа = 5> СЭб = 0,25.
2. Адсорбционная очистка сточной воды коксохимического производства от фенола (ПДКв = 0,001 мг/л) с начальной концентрацией 1,5 мг/л до конечной концентрации 0,015 мг/л с использованием гранулированного активного угля происходит в адсорбере с неподвижным слоем (скорости стадий процесса близки).
Рассчитайте санитарную эффективность данного метода.
Как изменится СЭ, если вместо неподвижного слоя активного угля организовать псевдоожиженный (при прочих равных условиях)? Ответ поясните, используя понятие «лимитирующая стадия адсорбции».
Ответ. СЭ = 0,066. Увеличится за счёт повышения скорости процесса, которую не будет лимитировать внешняя диффузия.
3. Приведите в соответствие тип, схему и принцип действия аппаратов для ионообменной очистки (укажите букву схемы).
Тип аппарата Схема Принцип действия
1) с непод-виж-ным слоем Режим работы аппарата: 1) ионный обмен; 2) отмывка ионита от механических примесей; 3) регенерация ионита; 4) отмывка от регенерирующего раствора.
2) с дви-жущим-ся слоем Ионит подаётся в аппарат сверху, а сточная вода -противотоком снизу. В цилиндрической части происходит контакт фаз, в верхней зоне-их разделение.
3) с псевдо-ожижен-ным слоем Сточная вода и ионит подаются противотоком с противоположных концов тарельчатого аппарата. Проходя последовательно несколько слоёв ионита, вода очищается и отделяется от ионита в верхней зоне.
4) пневмо-пульса-ционый Ионит на регенерацию подают сверху через коническую трубу. При подаче снизу сжатого воздуха зерна ионита подхватываются его потоком и контактируют с регенерирующим раствором.
а) б) в) г)
Ответ. 1 - а, 2 - б, 3 - в, 4 - г.
4. Ионообменная очистка сточной воды горнообогатительного комбината от молибдена осуществляется с использованием зернистого ионита в неподвижном слое в периодическом режиме.
Какой аппарат из нижеперечисленных применяется для проведения этого процесса? Ответ поясните, указав принцип действия аппарата.
Укажите последовательность стадий работы выбранного аппарата.
Варианты ответов а), б), в), г) - см. задание 3.
Ответ. а. Режим работы аппарата состоит из 4 последовательных стадии: 1) ионный обмен; 2) отмывка ионита от механических примесей; 3) регенерация ионита; 4) отмывка ионита от регенерирующегораствора.
Ионный обмен - промывка - регенерация - промывка.
Таким образом, анализ программного учебного материала курса «Технология защиты окружающей среды» в рамках деятельностной теории учения позволил выделить основные характеристики изучаемых научных понятий для составления направленных на их усвоение заданий.
Разработанные задания могут быть рекомендованы для отработки содержания курса на семинарских занятиях, в качестве домашних заданий и средств рубежного и итогового контроля. Благодаря своей вариативности они также могут быть распространены на остальной учебный материал.
Библиографический список
1. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. - Калуга: Издательство Н.Ф. Бочкаревой, 2007. - 800 с.
2. Гальперин П.Я. Основные результаты исследований по проблеме «Формирование умственных действий и понятий». М.: Изд-во Моск. ун-та, 1965.
3. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.- 288 с.
4. Салмина Н.Г., Крылова Е.В. Семиотическая логика при построении содержания учебного курса. - М.: Вестник Моск. ун-та. Сер. 14. Психология. 1988, № 2, с. 52-58.
УДК 378
И.Е. Цыщук, И.В. Базлова, В.М. Лазарев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИИ И ОПЫТА ПРОВЕДЕНИЯ КУРСА «ВЕДЕНИЕ В ХИМИЮ» В РХТУ им. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА В 2011/12 УЧЕБНОМ ГОДУ
Введение ЕГЭ в качестве вступительных экзаменов в высшие учебные заведения радикально изменило способ подготовки абитуриентов, а именно прием «натаскивания» на тесты понизил уровень подготовки по различным дисциплинам. Вследствие этого успеваемость студентов первого курса значительно понизилась. Поэтому был введен новый курс «Введение в химию» для студентов инженерно-технического, социолого-экономического профилей. Главной целью его было формирование у студентов прочных фундаментальных химических знаний и практических навыков в области химии.
Изменения правил приема в высшие учебные заведения с 2005 года, а именно отсутствие вступительных экзаменов, значительно сказалось на контингенте студентов первых курсов. Опора на использование результатов ЕГЭ в качестве основного критерия уровня подготовки в средней школе не позволяет выявить и стимулировать развитие у учащихся тех качеств, которые необходимы для обучения в высшей школе, которые кратко можно выразить формулой: «Думать, искать и находить собственные решения». Тот связующий мостик, который был прежде - подготовка летняя и опыт сдачи экзаменов - в настоящее время отсутствует и не позволяет с первых дней учебы в вузе работать профессорско-преподавательскому составу с максимальной отдачей. Отсутствие серьезного конкурса и зачисление малоподготовленных абитуриентов на контрактной основе привело к слишком широкому диапазону в уровне, как интеллектуальной подготовки, так и в уровне знаний по предметам. Это, естественно, сказалось на результатах успеваемости студентов в первом семестре обучения, появлению большого числа неуспевающих студентов даже во втором семестре обучения (отчислить таких студентов
