ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД В ПРЕПОДАВАНИИ ДИСЦИПЛИН «ХИМИЯ» И «АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ БИОСФЕРЫ»

Одной из актуальных задач высшей школы является реализация практико-ориентированного подхода к обучению. Приветствуется тесная связь между процессом обучения и производством. Полученные знания, умения, навыки в высшем учебном заведении новоиспеченный специалист должен уметь применять в конкретных ситуациях в ходе профессиональной деятельности. Обучение дисциплин «Биология», «Химия», «Экология», «Анализ объектов биосферы» и других студентам направления «Экология и природопользование»института естественных наук СВФУ им. М.К. Аммосова направлено на изучение проблем рационального использования природных ресурсов и устойчивого развития. Современный специалист «Эколог- природопользователь» должен предвидеть последствия внедрения новых технологий, знать особенности поведения различных химических соединений при их попадании в окружающую среду, оценивать их воздействие на биосферные процессы. Известно, что в основе процессов, обусловливающих состояние биосферы, лежат физико-химические превращения в литосфере, гидросфере, атмосфере и живых организмах [1]. При преподавании дисциплины «Химия», «Анализ объектов биосферы» широко используется междисциплинарный подход. Экологическое мировоззрение формируется на базе нескольких сфер образования, занимающихся проблемами окружающей среды: географии, биологии, химии, геологии, экономики, юриспруденции. Такой подход обеспечивает подготовку специалистов, способных работать в таких сферах, как бизнес, производство, управление и образование - для профессионального решения вопросов, связанных с оценкой риска нагрузок на природные ландшафты, выявления проблем, негативно влияющих на здоровье человека и состояние окружающей среды.

Безусловно, при подготовке дипломированных специалистов по направлению «Экология и природопользование» учебные курсы «Химия», а так же «Анализ объектов биосферы» являются одними из обязательных дисциплин. Химическое загрязнение – основной фактор неблагоприятного антропогенного воздействия на природную среду.

Для мотивации и активации студентов к учебной деятельности нами применяется практико- ориентированный подход с использованием следующих методических приемов:

1.Проблемные ситуации – перед  студентами ставится проблема, преодолевая которую, обучающийся осваивает те знания, умения и навыки, которые ему необходимо усвоить. Например, при решении расчетных задач по вычислению концентрации растворов можно предложить экологические задачи, где можно вывести токсичное действие кислот на обитателей водоемов и превышение ПДК:

-   «Такие виды рыб, как форель и хариус, очень чувствительны к чистоте воды. Если в 1 л природной воды содержится всего 3∙10-6 моль серной кислоты (которая может попадать в реки с промышленными стоками или за счет кислотных дождей), то мальки этих рыб погибают. Вычислите массу серной кислоты в 1 л воды, которая представляет собой смертельную дозу для мальков форели и хариуса». [8].

-   «В результате аварии на производстве серной кислоты в сточные воды массой 400 кг попало 3,2 кгSO3. Вычислите массовую долю образующейся серной кислоты в сточных водах». [2].

-     «ПДК азотной кислоты в сточных водах составляет 40-45 мг/л. Вычислите процентное содержание азотной кислоты в такой воде». [7].

2 .Познавательные задачи, которые требуют от студента активизации всех познавательных процессов – мышления, воображения, памяти, внимания. Например, «Фторсодержащие добавки, которые вводят в профилактических целях в зубные пасты, замедляют образование и распространение бактериального налета на зубах – причины кариеса. Определите массовую долю фтора в зубной пасте, содержащей 0,5% фторида олова и 0,25% фторида натрия». [8].

3 .Концентрирование информации в виде составления таблиц, схем и опорных конспектов, умение анализировать, перерабатывать полученные результаты и делать соответствующие выводы. Например, при выполнении следующего задания студент, вычисляя соответствующие концентрации ионов, может сделать вывод о минерализации морской воды, выявить катионный и анионный состав, сравнить их количественное соотношение: «Выразите содержание главных катионов и главных анионов морской воды в ммоль-экв./л; процентное содержание концентрации каждого иона от соответствующей суммы, выраженную в %-экв.; значение минерализации воды в г/л. Для определения концентрации примесей в г/л следует умножить соответствующее значение, выраженное в ммоль/л, на молярную массу иона и разделить на 1000 (Сi (г/л) = Сi (ммоль/л) · Мi/1000). Результаты вычислений представьте в таблице»:

Таблица 1

4 .Учебно-исследовательские лабораторные работы. Например, «Определение карбонатной жесткости воды», «Определение общей жесткости воды», «Определение щелочности воды. Гидрокарбонаты, карбонаты», «Определение содержания нитритов в водных средах спектрофотометрическим методом», «Определение катионов железа в водных средах спектрофотометрическим методом» [4,5], «Ознакомление с работой флуориметра и системы капиллярного электрофореза «Капель 104Т» [3], «Ознакомление с работой атомно- абсорбционного спектрометра МГА-915» [8]. Как закрепление знаний и практическое применение теоретических вопросов предлагается задача, при решении которой студенты мысленно проводят эксперимент, записывают уравнения протекающих реакций, обсуждают содержание известняка и доломита в данном образце почвы: «Из пробы почвы взята навеска массой 10 г и обработана 25 мл 2М раствором соляной кислоты. По завершении реакции избыток кислоты оттитрован стандартным раствором шелочи. Расчет показывает, что на реакцию с почвой расходуется 22,5 мл кислоты. При условии, что кислота реагирует только с СаСО3, вычислите процентное содержание этого вещества (по массе) в почве. Если кислота реагирует с доломитом CaMg(CO3)2, найдите процентное содержание этого вещества в почве».

Студенты направления «Экология и природопользование» имеют возможность не только ознакомиться с инструментальным оснащением современной гидрохимической лаборатории, но и работать на физико- химических приборах для анализа и проводить учебно-научно-исследовательскую работу. При проведении лабораторных работ студентам предлагается сравнить экспериментальные данные водопроводной и природных проб воды. Пробы воды для анализа студентам рекомендуем брать из озер, рек населенных пунктов своих улусов или различных микрорайонов города, а также талая вода из снега окрестности учебного корпуса, спального района общежитий, свалки и т.д. По результатам этих работ студенты группы «Природопользование» ежегодно участвуют на научно-практической конференции «Отходы в доходы», организуемой кафедрой «Экологии» ИЕН СВФУ.

Все изложенное свидетельствует в пользу мнения, что в дальнейшем значение химии  и химических технологий будет неуклонно возрастать, а вместе с тем и необходимость изучения дисциплин «Химия», «Анализ объектов биосферы» как фундаментальной и прикладной науки и, связанной практически со всеми современными и грядущими областями человеческой деятельности.

Список литературы

1.      Денисов В.В., Дрововозова Т.И. и др. Химия. Учебное пособие для вузов.- М.: ИКЦ «МарТ», 2003.

2.      Исидоров В.А. Экологическая химия.- СПб.: Химия, 2001.

3.      Комарова Н.В., Каменцев Я. С. Практическое руководство по использованию системкапиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ» — СПб.: ООО «Веда», 2006. — 212 с.

4.      Лабутина  Т.М.  Практическое  руководство  к  определению  основных  химических  компонентов поверхностных вод: учебно-методическое пособие. – Якутск: ЯФ ГУ «Изд-во СО РАН», 2004. – 56с.

5.      Могилева В.В. Практическое руководство: учебное пособие. – Якутск: Изд-во Якутского госуниверситета, 2009. – 110 с.

6.      Спектрометр атомно-абсорбционный МГА-915, МГА-915М, МГА-915МД. Руководство к эксплуатации.915.00.00.00.00 РЭ. – СПб., 2010. - 123 с.

7.      Степанова С.И. Задания для самостоятельной работы по химии. Учебно-методическое пособие.- Якутск: ИПК СВФУ, 2010.

8.      Тарасова Н.П., Кузнецов В.А. и др. Задачи и вопросы по химии окружающей среды. Учебное пособие для вузов.- М.: Мир, 2002.