Комплексна типологія навчальних задач дисципліни "Загальна хімічна технологія"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Комплексна типологія навчальних задач дисципліни «Загальна хімічна технологія»

Сучасний стан розвитку хімічних виробництв висуває якісно нові вимоги до підготовки інженерів-технологів цієї галузі. Задовольнити потреби виробництв у сучасних інженерних кадрах можливо при перебудові та удосконаленні методів навчання у вищій школі.

Базовою дисципліною при підготовці інженера-технолога є загальна хімічна технологія, вивчення якої складається з двох частин: теоретичної та практичної. Студенти закріплюють одержані теоретичні знання на практиці в результаті розв'язування системи професійно орієнтованих задач. Навчити майбутнього інженера-технолога розв'язувати задачі, які є складовою частиною його майбутньої професійної діяльності, є основною метою цієї дисципліни.

Використання традиційних методів навчання розв'язанню задач має низку недоліків: окремо враховуються або змістові професійні аспекти галузі хімічної технології, або формально-інформаційні; недостатньо враховуються психологічні аспекти. Різнорідність задач дисципліни, насиченість фізичними, математичними, інформаційними, хімічними складниками ще більш ускладнює процес навчання. Наявність багаточисельних класифікацій задач, жодна з яких у повній мірі не відображає специфіку дисципліни, загострює проблему побудови системи навчальних задач та розробки методики їх розв'язання.

Аналіз наукових джерел показав, що маються багаточисельні варіанти класифікації задач [2, 6, 12, 13, 14, 19, 20, 21, 24, 25], виділення структури задач та її параметрів [8, 18, 23, 29], складання моделі рішення задачі [5, 28].

Метою роботи є аналіз сучасних класифікацій задач та розробка класифікації задач курсу загальної хімічної технології шляхом системного врахування професійного, інформаційного та психологічного аспектів, що має бути науково обґрунтованою основою для розробки як системи задач, так і методики навчання студентів їх розв'язанню.

Поняття «задача» має декілька трактувань. Взагалі, задача - це питання, на яке шукається відповідь з теоретичного та практичного боку [15]. Задачею є відображення в свідомості людини відношення його цілей з конкретною ситуацією [9]. З психологічної точки зору задача - це дана в певних умовах мета діяльності, яка повинна бути досягнута перетворенням цих умов згідно з певною процедурою [4]. Найчастіше поняття задачі пов'язане не з діяльністю людини взагалі, а з пізнавальною діяльністю в процесі одержання знань. У зв'язку з цим окремо виділяється таке поняття, як пізнавальна задача. Це навчальне завдання, яке потребує для вирішення пошуку нових знань, умінь, використання в навчанні зв'язків, відношень, доведень [4]. Таке визначення найкраще відображає суть задач дисципліни загальної хімічної технології.

У пізнавальній діяльності студента задача та процес її розв'язання має велике значення. Задачі дозволяють:

- активізувати процес навчання;

- розвинути зацікавленість до дисципліни, що вивчається;

- конкретизувати теоретичні знання, які одержав студент;

- сформувати навички самостійної праці;

- розвинути головні психологічні здібності (пам'ять, мислення, увагу та таке інше).

Зміст навчальної дисципліни засвоюється лише в тому випадку, якщо він відображається в системі навчальних задач. При побудові такої системи навчальних задач необхідно враховувати професійну, інформаційну та психологічну складові частини.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Системні складники задачі

Дидактичною метою вивчення кожної дисципліни є формування знань, умінь та навичок, які знадобляться майбутньому інженеру в його професійній діяльності. Перелік професійних умінь, якими володіє студент, у значній мірі визначає модель майбутнього спеціаліста. Складання переліку типових умінь для спеціаліста будь-якого профілю є необхідною умовою навчання, завдяки якій забезпечується висока якість його підготовки до професійної діяльності. Для кожної спеціальності при навчанні необхідно створювати свій комплекс типових задач, який враховує необхідний перелік професійних умінь.

У роботі [8] визначається, що комплекс типових задач повинен складатися з системи типових задач зі спеціальності та системи типових задач з дисципліни. Цей комплекс типових задач повинен включати три основні групи:

1) задачі, обумовлені особливостями часу - процесами науково - технічного прогресу;

2) задачі, які обумовлені конкретно-історичними умовами життя та діяльності спеціаліста;

3) задачі професії, спеціальності.

В залежності від роду діяльності можна виділити такі задачі: дослідницькі; конструкторські; технологічні; управлінські; експлуатаційні; педагогічні [8], (рис. 2). За компонентом діяльності [6] розрізнюють задачі на: визначення мети; розробку предмета діяльності; розробку знаряддя діяльності; розробку операції діяльності.

Якщо брати до уваги класифікацію задач за операціями та новизною компоненту діяльності, що утворюється, то можна виділити [6]: задачі відтворення; задачі створення; задачі розпізнавання; задачі збереження.

Ці загальні положення класифікації професійної складової задач повинні розширюватися, деталізуватися згідно з тими професійними уміннями та навичками, які необхідно сформувати при вивченні конкретної дисципліни. Для розробки професійно орієнтованої складової задач необхідно дотримуватися таких умов:

1) чітко знати цілі навчання;

2) в досконалості володіти професійним змістом дисципліни;

3) враховувати сучасний стан та перспективи розвитку науки та техніки в галузі дисципліни.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Класифікація задач за професійною складовою

навчання студент хімічний

Аналіз професійних умінь [10], які необхідно формувати у процесі вивчення дисципліни загальної хімічної технології надає можливості класифікувати задачі у відповідності з професійною складовою за рівнями. Можна виділити за ступенем узагальнення п'ять рівнів задач, які повинні формувати систему необхідних майбутньому спеціалісту знань, умінь та навичок. Задачі першого рівня визначають основні положення професійних умінь, які необхідно сформувати у процесі навчання студентів, тобто це задачі на формування головних професійних умінь. Задачі другого рівня - це задачі на формування загальних елементів головних професійних умінь. До третього рівня належать задачі на формування часткових професійних умінь. Задачі четвертого та п'ятого рівнів характеризуються тим, що на цьому рівні виконуються елементарні дії та операції по формуванню професійних умінь.

Навчання розв'язувати задачі у курсі загальної хімічної технології починається із задач п'ятого рівня. На цьому рівні визначаються основні базові поняття дисципліни. До п'ятого рівня належать, наприклад, такі задачі:

1) на визначення кількості елементарних стадій хімічного перетворення;

2) на виявлення зворотних реакцій;

3) на визначення одностадійних та багатостадійних реакцій;

4) на визначення мономолекулярних реакцій і т. п.

Задачі четвертого рівня базуються на знаннях, які вже одержані студентом при розв'язанні задач попереднього рівня. Наприклад, до них належать задачі:

1) на визначення загальної кількості стадій хімічного перетворення;

2) на визначення загальної кількості молекул, які беруть участь в хімічному перетворенні;

3) на визначення порядку реакції.

До третього рівня належать, наприклад, задачі:

1) на визначення механізму хімічного перетворення;

2) на визначення теплового ефекту реакції;

3) на складання рівнянь, які характеризують процес хімічної реакції і т.д.

На другому рівні вирішуються вже макро-задачі, наприклад:

1) на розроблення математичної моделі хімічної реакції;

2) на проведення аналізу кінетичних моделей хімічної реакції.

Задачі першого рівня характеризуються наявністю всієї сукупності умінь, які необхідно сформувати у студентів у процесі їх розв'язання. Так, до першого рівня належать задачі:

1) на розрахунок хімічної реакції;

2) на розрахунок хімічного процесу;

3) на розрахунок хімічного реактора.

Завдяки такій побудові системи задач можна контролювати сформованість професійних умінь на кожному рівні. Якщо у студента не сформовані уміння нижчого рівня, він не повинен переходити до розв'язання задач більш високого рівня. Така побудова системи задач надає можливості послідовного формування професійних умінь, що відповідає основним положенням теорії послідовного формування розумових дій П.Я. Гальперіна.

Кожна задача характеризується наявністю певної структури. І.Я. Лернер та В.А. Козаков основними елементами структури задач вважають мету; предметну галузь; задані умови та сукупність дій, за допомогою яких перетворюються умови задачі для досягнення її мети [8, 11]. І.П. Калошина виділяє такі елементи структури задачі, як умови, вимоги задачі, спосіб рішення задачі, примітка до задачі, якщо така є [6]. П.А. Шеварьов виділяє в задачі такі два компоненти, як характеристику даних та характеристику завдання [12]. Г.О. Балл вважає обов'язковими компонентами задачі предмет та вимогу задачі [2]. Ю.І. Машбиць у кожній навчальній задачі виділяє вимогу задачі, об'єкти, які входять до складу умови задачі, їх функції та значення про способи та засоби вирішення [12]. Л.М. Фрідман та З.О. Решетова [23, 24] пропонують у кожній задачі виділяти предметну галузь, тобто клас об'єктів, відношення, які пов'язують об'єкти предметної галузі, вимоги задачі та оператор, тобто сукупність дій (операцій), які необхідно провести над умовами задачі, щоб виконати її вимоги (див. табл. 1).

Незважаючи на багату кількість елементів структури задачі, можна констатувати, що їх об'єднує лише те, що структура задачі є тим носієм інформації, який визначає використання того чи іншого методу розв'язування задачі. Тобто, структура задачі є тим інформаційним компонентом, без якого задача не може існувати.

В структурі задач загальної хімічної технології можна виділити наступні елементи:

1) матеріальний об'єкт або процес;

2) параметри об'єкта або процесу;

3) зв'язки між об'єктами (процесами) та параметрами об'єктів (процесів).

При класифікації задач за інформаційною складовою виділяють декілька напрямів. В.П.Зінченко та З.О. Решетова [15, 23] пропонують класифікувати задачі за характером діяльності на: теоретичні; практичні; евристичні чи творчі.

Практичні задачі орієнтовані на перетворення дійсності, теоретичні - на її пізнання. Розв'язання творчих задач вимагає використання практичних та теоретичних знань для одержання нових (рис. 3). О.Е. Коваленко [7] запропонувала класифікувати задачі за способом визначення умов на кількісні (розрахункові) задачі та якісні (задачі на доведення, на добудову та ін.).

Основні елементи структури задач

У залежності від типу відношень між вихідними даними З.О. Решетова [23] виділяє: прості (однорівневі) задачі з прямим, «відкритим» відношенням між елементами; складні (багаторівневі) задачі з великою кількістю підсистем, властивостей, зв'язків та відношень.

І.П. Калошина [6] за характером відношень між вихідними даними та вимогами задачі розрізнює прямі та обернені задачі. За характером вихідних даних І.М. Фейгенберг та Н.Ю. Посталюк [14, 20] розрізняють такі задачі: з невизначеністю вихідних відомих даних; з невизначеністю ставлення питання; з суперечностями в умові; з надлишком інформації.

Б.Ц. Бадмаєв [1] в залежності від кількості вихідних даних, які необхідні для розв'язування задач, поділяє їх на такі: які містять усі необхідні дані; які містять необхідні та зайві дані; в яких не має зайвих даних, але й відсутні деякі необхідні дані; в яких є зайві дані, але відсутні деякі необхідні дані.

Аналізуючи спосіб розв'язування, Н.Ю. Посталюк [14] виділяє такі задачі: на вироблення узагальнених стратегій вирішення; на побудову задачної ситуації; на висунення гіпотези; на доказ; на пошук помилки; задачі, які припускають лише імовірнісне рішення; задачі, які мають декілька рішень.

У залежності від процесу розв'язування як сукупності пізнавальних операцій, Гріно і Симон розрізнюють задачі [30]: на перетворення; на розподіл; на виведення структури; на оцінку дедуктивних доводів.

Проведений аналіз існуючих класифікацій навчальних задач показав їх багаточисельність, різнорідність та фрагментарність (рис. 3), що визначає необхідність розробки єдиної системної класифікації навчальних задач для дисципліни загальної хімічної технології.

У результаті проведеного аналізу задач, що повинні розв'язуватися студентами у курсі загальної хімічної технології, було виявлено, що усі задачі є кількісними, тобто потребують операції розрахунку. Найчастіше розв'язуються теоретичні задачі, частина з яких є творчими. У відповідності з раніше визначеними елементами структури задач курсу загальної хімічної технології була розроблена їх класифікація. Виділено дев'ять типів задач. До першого типу належать задачі, в яких відомі матеріальний об'єкт або процес та всі параметри об'єкту, але зв'язки між об'єктами та параметрами невідомі. Другий тип задач характеризується наявністю об'єкта та часткою параметрів. Зв'язки між об'єктами та параметрами невідомі. Для розв'язання задачі невідомі параметри визначаються самостійно (за допомогою довідкової літератури чи внаслідок послідовного розрахунку). Третій тип складають задачі, в яких відомі матеріальний об'єкт та усі зв'язки. Необхідно знайти параметри об'єкту. Задача розв'язується шляхом складання рівнянь або системи рівнянь. До четвертого типу належать задачі з відомим об'єктом та одним зв'язком. При цьому невідомими є параметри об'єкту. Невизначені зв'язки студент знаходить самостійно, користуючись знаннями про об'єкт. В умові задач п'ятого типа відомими є усі параметри та зв'язки, але треба визначити об'єкт. Задачі з відомою часткою параметрів і зв'язків та невідомим об'єктом віднесемо до шостого типу. Знайти відсутні параметри та зв'язки можна при складанні системи рівнянь та послідовному розрахунку. До сьомого типу належать задачі, які мають декілька вирішень. При розв'язанні таких задач необхідно знайти усі можливі рішення та вибрати оптимальний варіант. Восьмий тип складають задачі на вироблення узагальненої стратегії вирішення. При розв'язуванні таких задач студент повинен самостійно побудувати алгоритм рішення, скласти загальну структуру розв'язування однотипних задач. До дев'ятого типу належать задачі на висунення гіпотези. Останні три типу задач спрямовані на розвиток творчих здібностей студентів.

Наведена класифікація задач враховує особливості інформації дисципліни загальної хімічної технології.

Визначення процесу розв'язання задачі як сукупності операцій мислення людини має велике значення в навчанні. Але у багатьох випадках викладачі на це не звертають потрібної уваги, користуючись тільки професійним та інформаційним складниками задачі. У цьому випадку навчання відбувається некеровано, спонтанно, емпірично, без врахування індивідуальних здібностей кожного студента. Після закінчення навчання такому майбутньому спеціалісту буде дуже важко використовувати одержані знання, розв'язувати творчі задачі та проблеми на виробництві. Щоб цього уникнути необхідно складати задачі з урахуванням психічних механізмів та процесів їх розв'язання. У залежності від психічних дій, що формуються, виділяють перцептивні, розумові, імажинативні, мнемічні, рефлексивні, мовні, емоційні, моторні, комунікативно-інформаційні, етичні та естетичні задачі [12, 15, 19,23]. Так, формування мислення складається з операцій аналізу, синтезу, порівняння, абстракції, конкретизації, класифікації. Перцептивна діяльність містить операції розпізнання, ідентифікації та ін, мнемічна - зберігання, запам'ятовування інформації, її структурування. Розвиток психічної діяльності студента складається з дій, які він здійснює в процесі навчання. У змісті кожної задачі необхідно враховувати такі психічні дії, які формують високоякісного спеціаліста. Розробка задач з урахуванням психічної складової дозволяє керувати процесом формування розумових дій та операцій.

Аналіз літературних джерел та задач [21, 3, 16, 17, 26, 27], які розв'язуються у курсі загальної хімічної технології, надає можливості класифікувати задачі за психологічною складовою. У залежності від пізнавальної діяльності, яка проектується, можна виділити шість груп задач. До першої групи належать задачі на відтворення знань. Ця група складається з таких задач: на впізнання (формул, визначень); на відтворення окремих понять (наприклад, хімічна реакція, процес, реактор); на відтворення визначень, правила.

Задачі, які потребують простих розумових операцій, складають другу групу. Ця група містить такі задачі: на вирішення простих розрахункових задач; на перелік та опис фактів; на перелік та опис процесів; на аналіз та синтез; на порівняння та розрізнення; на упорядкування, класифікацію; на визначення відношень (причина, наслідок, ціль, засіб, вплив, функція, спосіб та ін.); на абстракцію, конкретизацію, узагальнення; на вирішення простих завдань, які припускають маніпуляцію з невідомими величинами та їх пошук за формулою.

Третю групу складають задачі, для розв'язання яких необхідно використовувати складні розумові операції. До цієї групи належать задачі: на трансформацію; на інтерпретацію (пояснення процесів протікання хімічної реакції); на індукцію; на дедукцію; на аргументацію; на оцінювання явищ, подій, процесів.

Задачі на узагальнення знань складають четверту групу. До цієї групи належать такі задачі: на визначення закономірності; на узагальнення знань, які отримані при вивченні інших дисциплін (фізики, фізичної хімії, неорганічної хімії та ін.); на самостійні письмові роботи;

До п'ятої групи належать задачі, які потребують продуктивного мислення: задачі, що потребують використання одержаних знань на практиці; задачі на розв'язування проблемних ситуацій (наприклад, вибір оптимальних умов проведення хімічних реакцій в реакторі); задачі на визначення цілі та постановку питання; задачі на евристичний пошук на основі спостережень та конкретних емпіричних даних; задачі на евристичний пошук на основі логічного мислення.

Рефлексивні задачі складають шосту групу, до якої належать: задачі, що дозволяють засвоїти рефлексивні процедури по відношенню до структури дій упізнання, запам'ятовування, пригадування; рефлексивні процедури по відношенню до різних видів евристик; рефлексивні дії, які пов'язані з побудовою письмового звіту, реферату та інших наукових текстів; задачі на побудову стратегій спільного та індивідуального рішень тих або інших проблем.

На початковому етапі вивчення кожного розділу курсу загальної хімічної технології необхідно розв'язувати задачі першої, другої та третьої груп. Засвоєння матеріалу перевіряється за допомогою задач четвертої та п'ятої груп. На завершальному етапі вивчення розділу необхідно давати студентам задачі шостої групи. Така послідовність розв'язування задач буде оптимальною для формування розумової діяльності студентів.

Висновки та результати

1. Проведений аналіз наукових джерел показав, що єдиної класифікації задач, яка б враховувала професійний, інформаційний та психологічний складники не існує. Таке положення ускладнює як процес розробки системи навчальних задач, так і розробки методики їх розв'язання.

2. Запропоновано класифікацію задач за трьома складниками, що надає можливості реалізації системного підходу у вирішенні проблеми вивчення студентами фундаментальних та спеціальних дисциплін.

3. Використання комплексної класифікації задач за трьома складниками надає можливості: сформувати у студентів необхідні професійні навички; розвивати психічну діяльність студентів; керувати процесом навчання, враховуючи індивідуальні здібності кожного студента; інтенсифікувати процес навчання.

Подальших досліджень потребує визначення сукупності функціональних зв'язків між параметрами об'єктів та процесів у курсі загальної технології.

Література

навчання студент хімічний

1. Бадмаев Б.Ц. Психология и методика ускоренного обучения. - М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2002. - 272 с.

2. Балл Г.А. Теория учебных задач: психолого-педагогический аспект. - М.: Педагогика, 1990. - 184 с.

3. Бесков С.Д. Техно-химические расчеты. М. Высшая школа, 1966. - 520 с.

4. Гончаренко С.У. Український педагогічний словник. - К.: «Либідь», 1997. - 374 с.

5. Зимняя И.А. Педагогическая психология. - М.: Логос, 2003. - 384 с.

6. Калошина И.П. Психология творческой деятельности. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 413 с.

7. Коваленко Е.Э. Методика профессионального обучения. - Харьков: Изд-во «Штрих», 2003. - 480 с.

8. Козаков В.А. Самостоятельная работа студентов и ее информационно-методическое обеспечение. - К.: Вища школа, 1990. - 248 с.

9. Кулюткин Ю.Н. Творческое мышление в профессиональной деятельности учителя // Вопросы психологии. - 1986. - №1. - С. 34-40.

10. Лазарєва Т.А. Структурно-функціональний аналіз системи професійних умінь студентів в курсі загальної хімічної технології // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: Зб. наук. праць. - Харків: УІПА, 2004. - Вип. 7. - С. 120-124.

11. Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения. - М.: Педагогика, 1981. - 185 с.

12. Машбиц Е.И. Психологические основы управления учебной деятельностью. - К.: Выща школа, 1987. - 223 с.

13. Пойа Дж. Математическое открытие. Решение задач: основные понятия, изучение и преподавание. - М.: Изд-во «Наука», 1976. - 448 с.

14. Посталюк Н.Ю. Творческий стиль деятельности: педагогический аспект. - Изд-во Казанского университета, 1989. - 206 с.

15. Психологический словарь /Под ред. В.П. Зинченко, Б.Г. Мищерякова. - М.: Педагогика-Пресс, 2001. - 440 с.

16. Расчеты химико-технологических процессов /Под ред. И.П. Мухленова - Л.: Химия, 1976. - 304 с.

17. Смирнов Н.Н., Волжанский А.И. Химические реакторы в примерах и задачах. Л.: Химия, 1977. - 260 с.

18. Столяренко Л.Д. Педагогическая психология. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. - 544 с.

19. Стрелков Ю.К. Инженерная и профессиональная психология. - М.: Издательский центр «Академия»; Высшая школа, 2001. - 360 с.

20. Тихомиров О.К. Психология мышления. - Изд-во Московского университета, 1984. - 270 с.

21. Толлингерова Д.А. Анализ когнитивного состава задач с помощью вычислительной графики // Актуальные проблемы современной психологии. - М., 1983.

22. Фейгенберг И.М. Проблемные ситуации и развитие личности. - М., 1981. - 280 с.

23. Формирование системного мышления в обучении / Под. ред. З.А. Решетовой. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 344 с.

24. Фридман Л.М. Логико-психологический анализ школьных задач. - М.: Педагогика, 1977. - 206 с.

25. Хон Р.Л. Педагогическая психология. Принципы обучения. - М.: Деловая книга, 2002. - 736 с.

26. Царева З.М. Орлова Е.И. - Теоретические основы химической технологии - Киев: «Вища школа», 1986. - 271 с.

27. Царева З.М., Товажнянский Л.Л., Орлова Е.И. Основы теории химических реакторов (компьютерный курс). - Харьков: ХГПУ, 1997. - 624 с.

28. Шадриков В.Д. Психология деятельности и способности человека. - М.: Логос, 1996. - 320 с.

29. Якунин В.А. Педагогическая психология. - СПб.: Изд-во Михайлова В.А., 2000. - 349 с.

30. Greeno J.G, Simon H.A (1988) Problem solving and reasoning. In R.C. Atkinson, R.J. Hernstein, G. Lindsey, R.D. Luce (Eds). Steven's handbook of experimental psychology. New York. Wiley.

Размещено на Allbest.ru