ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ПРИ ИНТЕГРАЦИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

АННОТАЦИЯ

В статье представлен опыт внедрения активного обучения в курс коллоидной химии с элементами зеленой химии. Цель исследования – оценить умение студентов интегрировать знания двух дисциплин и проявить самостоятельность в выборе темы эксперимента и его проведении; а также выявить, как развивается у будущих учителей критическое мышление и экологическая ответственность.

ABSTRACT

The article presents the experience of implementing active learning in a colloid chemistry course with elements of green chemistry. The aim of the study is to assess students' ability to integrate knowledge from both disciplines and demonstrate independence in selecting experimental topics and conducting experiments, as well as to identify how critical thinking and environmental responsibility develop in future teachers.

Ключевые слова: коллоидная химия, зелёная химия, интегрирование, активные методы обучения, самостоятельная работа студентов, экспериментальные исследования, критическое мышление, экологическая ответственность.

Keywords: colloid chemistry, green chemistry, integration, active learning methods, independent student work, experimental research, critical thinking, environmental responsibility.

Современное образование всё чаще акцентирует внимание на самостоятельность и инициативу студентов в изучении наук, а, в связи с нарастающей глобальной проблемой загрязнения окружающей среды, отрицательного воздействия химикатов или химических процессов на окружающую среду и здоровье, возникает вопрос и о все большем развитии и внедрении в учебный процесс новой дисциплины – зеленой химии.

Самостоятельная работа студентов – это организованная учебная деятельность, направленная на углубленное освоение материала, развитие исследовательских навыков и формирование профессиональных компетенций.

По дидактическим целям все задания для самостоятельной работы разбиваются на четыре группы, одной из которых являются задания с целью приобретения новых знаний, умений и навыков. [1, с.223]

Учитывая вышеизложенное, студентам педагогического вуза, предложено провести работы по коллоидной химии, интегрированные с курсом зеленой химии в виде мини–проектов, являющимися одним из самых эффективных методов обучения в современном высшем образовании. [2]

Примечательно, что каждый студент не только проводит эксперимент, но и самостоятельно выбирает тему. Обучающиеся ведут поиски информации самостоятельно с использованием всех доступных источников, и их деятельность направлена на получение какого-то определенного результата или продукта.[3, с. 72]

Обсудим, почему это важно и как это работает на практике.

Во-первых, обучающиеся, выбирая тему, интересующую их, становятся активными участниками процесса, а не пассивными исполнителями.

Во-вторых, самостоятельный выбор темы по коллоидной химии, над которой будет работать студент, требует анализа существующих проблем, тщательного подбора и изучения соответствующей литературы. В результате – стимулируются навыки самостоятельной работы и умение выделять приоритеты, а, значит, развивается критическое мышление.

Сегодня, зеленая химия, направленная на сокращение вреда для окружающей среды на всех этапах химических процессов, стала ключевым элементом устойчивого развития [4], а коллоидная химия, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления, является идеальной платформой для внедрения принципов зелёной химии в образовательный процесс (например, тема «Очистка воды»). Сочетание этих направлений позволяет студентам педагогических вузов не только осваивать фундаментальные научные понятия, но и формировать экологическое мышление, ведь это так необходимо для будущей профессиональной деятельности в нынешнее время глобальных проблем окружающей среды. Такой подход, во – первых, углубляет понимание предмета, и, во – вторых, формирует навыки, необходимые для будущих учителей. Ярким тому примером является самостоятельная работа студента, выполнившего эксперимент «Натуральный клей из молока».

Известно, что издревле готовили клей из природных продуктов, в том числе существовал и казеиновый клей, который был обнаружен даже в египетских пирамидах.

Цель эксперимента: создание экологически безопасного клея на основе казеина – белка, содержащегося в молоке.

Реактивы и оборудование: 1% молоко; 9 % раствор уксусной кислоты; 1 г. гидрокарбоната натрия; вода; химический стакан на 250 мл; мерный цилиндр на 250 мл; стеклянные палочки; фильтры; универсальный индикатор; колбонагреватель.

Ход эксперимента:

Этап 1: Кислотная коагуляция казеина молока термокислотным методом.

В стакан емкостью 300 мл налить 200 мл 1% молока и нагреть в колбонагревателе до 40°C. В подогретое молоко прилить 10 мл 9% раствора уксусной кислоты (обычно добавляется соляная кислота).

В результате происходит сворачивание молока, основанное на одновременной коагуляции молочного казеина и сывороточных белков под действием кислоты и температуры, необходимой для большего понижения вязкости среды, что приводит к ускорению частиц и к ускорению коагуляции. Кислотный способ заключается в свертывании молока в изоэлектрической точке казеина (pH 4,6). При кислотном сквашивании молока преобладают маленькие частички размером 10–30 мкм и составляют 45%. [5, с.30] (Рис.1,2,3)

Рисунок 1. Коагуляция казеина молока

Этап 2: Процесс приготовления клея.

Для повышения адгезивных свойств и нейтрализации кислой среды полученный казеин необходимо разбавить раствором гидрокарбоната натрия, приготовленным из 1 г пищевой соды и 50 мл воды. Смесь нагреть до 60°C до получения однородной вязкой массы белого цвета. (Рис.4)

Рисунок 4. Приготовление клея

Этап 3: Тестирование клея посредством нанесения на бумагу и ткань и проверка его на прочность склеивания через 0,5 часа. (Рис. 5)

Рисунок 5. Тестирование клея на прочность склеивания бумаги

Рисунок 6. Тестирование клея на прочность склеивания ткани на бумагу

Рисунок 7. Тестирование клея на прочность склеивания стружек дерева на бумагу

Таким образом, эксперимент подтвердил, что казеиновый клей –перспективная альтернатива синтетическим клеящим составам. Его производство просто и безопасно, что соответствует концепции устойчивого развития.

Можно ли масштабировать производство казеинового клея с использованием доступных материалов? Изучение научной литературы дал ответ на этот вопрос: да, можно. Казеиновый клей применяется в различной сфере жизнедеятельности человека: в пищевой промышленности (в виде этикеточного клея), строительстве (в виде столярного) и быту. 

Итак, казеиновый клей – исторически значимый материал с уникальными свойствами, который нашел применение в деревообработке, строительстве и пищевой промышленности, и, несмотря на некоторые ограничения, остается актуальным благодаря своей экологичности и высокой адгезивной способности.

На основе полученных результатов, можно сделать выводы:

– Казеиновый клей показал прочность, благодаря своим адгезивным свойствам, поэтому можно его использовать, например, при работе с детьми дошкольного и младшего школьного возраста, которые только начинают нарабатывать навыки при работе с клеем.

– Мини – проект демонстрирует интеграцию двух дисциплин, т.к. в процессе выполнения эксперимента наблюдается коагуляция белка казеина молока, являющимся объектом изучения коллоидной химии, а использование экологичных реагентов и минимизация отходов – главные принципы зелёной химии.

– Доступность и безопасность означают, что методика подходит для учебных лабораторий без дорогостоящего оборудования.

– Выполнение подобных экспериментов из «подручных» материалов повышает интерес студентов к науке и её прикладному значению.

Итак, самостоятельный выбор темы эксперимента и его проведение в рамках интеграции зеленой химии в коллоидную доказали свою эффективность как метод активного обучения, и способствует профессиональному росту студентов педагогического вуза. Данный подход не только повышает академические результаты обучающихся, но и воспитывает ответственных специалистов, способных творчески решать задачи в области устойчивого развития, что является необходимостью для современных химиков. Образовательный процесс должен адаптироваться к новым условиям и использовать современные технологии для улучшения качества образования. [6, с.18]

Список литературы:

1. Агибова Ирина Марковна, Куликова Татьяна Анатольевна Самостоятельная работа студентов в вузе: виды, формы, классификации // Наука. Инновации. Технологии. 2010. №71. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/samostoyatelnaya-rabota-studentov-v-vuze-vidy-formy-klassifikatsii (дата обращения: 23.04.2025).
2. Xismatova, X. (2024). ПРЕПОДАВАНИЕ НАУК В ЦИФРОВУЮ ЭПОХУ: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ. Modern Science and Research, 3(1), 1–3. Retrieved from https://inlibrary.uz/index.php/science-research/article/view/28016
3. Митрюхина И. Н. Мини-проекты как основа организации интерактивного взаимодействия при обучении иноязычному говорению // Вестник ПНИПУ. Проблемы языкознания и педагогики. 2016. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mini-proekty-kak-osnova-organizatsii-interaktivnogo-vzaimodeystviya-pri-obuchenii-inoyazychnomu-govoreniyu (дата обращения: 23.04.2025).
4. Эйдинтайте, Ангелина. Индикаторы из природного сырья: получение и применение / Ангелина Эйдинтайте, Т. Н. Некрасова. — Текст: непосредственный // Юный ученый. — 2024. — № 2 (76). — С. 100-104.
5. Сенченкова Е. А., Боровская Л. В. ПРОЦЕСС КОАГУЛЯЦИИ БЕЛКОВ МОЛОКА // The Scientific Heritage. 2021. №80-3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/protsess-koagulyatsii-belkov-moloka (дата обращения: 23.04.2025).
6. Хисматова Халиса Фаитовна СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД В ПРЕПОДАВАНИИ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ В ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ // Universum: психология и образование. 2023. №6 (108). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennyy-podhod-v-prepodavanii-kolloidnoy-himii-v-vysshey-shkole (дата обращения: 23.04.2025).