Образуване на химични елементи и вещества. Химия и химическо образование. XXI век Съвременна система от химически олимпиади

Химическо и химико-технологично образование,система за придобиване на знания по химия и химична технология в образователните институции и начини за прилагането им при решаване на инженерни, технологични и изследователски проблеми. Тя е разделена на общо химическо образование, което осигурява овладяване на знанията за основите на химическата наука, и специално химическо образование, което оборудва с познания по химия и химическа технология, необходими на специалисти с висша и средна квалификация за производствена дейност, изследователска и преподавателска работа както в областта на химията, така и в свързаните с нея области.с него клоновете на науката и технологиите. Общото химическо образование се дава в средните училища, средните професионални училища и средните специализирани учебни заведения. Специално химическо и химико-технологично образование се придобива в различни висши и средни специализирани учебни заведения (университети, институти, техникуми, колежи). Неговите задачи, обем и съдържание зависят от профила на подготовка на специалисти в тях (химическа, минна, хранително-вкусова, фармацевтична, металургична промишленост, селско стопанство, медицина, топлоенергетика и др.). Химическото съдържание варира в зависимост от развитието на химията и производствените изисквания.

Подобряването на структурата и съдържанието на химическото и химико-технологичното образование е свързано с научната и педагогическата дейност на много съветски учени - А. Е. Арбузов, Б. А. Арбузов, А. Н. Бах, С. И. Волфкович, Н. Д. Зелински, И. А. Каблукова, В. А. Каргина, И. Л. Кнунянц, Д. П. Коновалова, С.В. Лебедева, С.С. химически списания, които спомагат за подобряване на научното ниво на курсовете по химия и химични технологии във висшето образование. Издава се списание „Химия в училище” за учители.

В други социалистически страни подготовката на специалисти с химическо и химико-технологично образование се извършва в университети и специализирани университети. Основните центрове на такова образование са: в НРБ - Софийски университет, Софийски университет; в Унгария - University of Budapest, Veszprém; в ГДР – Берлин, Дрезденски технически университет, Ростокски университет, Магдебургско висше техническо училище; в Полша - Варшавски, Лодзки, Люблински университети, Варшавски политехнически институт; в SRR - Букурещ, университети в Клуж, Букурещ, политехнически институти в Яш; в Чехословакия - Пражки университет, Прага, Пардубицко висше химикотехнологично училище; в СФРЮ - Загребски, Сараевски, Сплитски университети и др.

В капиталистическите страни основни центрове на химическо и химико-технологично образование са: във Великобритания - университетите в Кеймбридж, Оксфорд, Бат, Бирмингам, Манчестърския политехнически институт; в Италия – Болонски, Милански университети; в САЩ - Калифорнийски, Колумбийски, Мичигански технологични университети, Университет на Толедо, Калифорния, Масачузетски технологични институти; във Франция - Гренобъл 1-ви, Марсилия 1-ви, Клермон-Феран, Компиен Технологичен, Лион 1-ви, Монпелие 2-ри, Парижки 6-ти и 7-ми университети, Лоран, Политехнически институти в Тулуза; в Германия - Дортмундски, Хановерски, Щутгартски университети, Висши технически училища в Дармщат и Карлсруе; в Япония – университетите в Киото, Окаяма, Осака, Токио и др.

Лит.: Фигуровски Н. А., Биков Г. В., Комарова Т. А., Химия в Московския университет за 200 години, М., 1955; История на химическите науки, М., 1958; Ременников Б. М., Ушаков Г. И., Университетското образование в СССР, М., 1960; Зиновиев С.И., Ременников Б.М., Висши учебни заведения на СССР, [М.], 1962; Парменов К. Я., Химията като учебен предмет в предреволюционните и съветските училища, М., 1963; Обучението по химия по нова учебна програма в гимназията. [сб. чл.], М., 1974; Jua M., История на химията, прев. от италиански, М., 1975г.

адрес: Санкт Петербург, наб. Р. Мойки, 48

Имейл на организационния комитет: [имейл защитен]

Организатори: Руски държавен педагогически университет им. ИИ Херцен

Условия за участие и настаняване: 400 рубли.

Скъпи колеги!

Каним ви да вземете участие вII Всеруска студентска конференция с международно участие „Химия и химическо образование XXI век”, посветен на 50-годишнината на Химическия факултет на Руския държавен педагогически университет им. ИИ Херцен и 100-годишнината от рождението на професор В.В. Перекалина.

Конференцията ще се проведе в Руския държавен педагогически университет им. ИИ Херцен.

Дати на конференцията: от 15 април до 17 април 2013 г Целта на конференцията е да се обменят резултати от изучаването на съвременни проблеми на химията и химическото образование между млади изследователи и активно да се включат студентите в изследователска работа. Конференцията ще включвасекционен(до 10 мин.) и студентски постерни презентации, обучаваща се в бакалавърска степен, сп. висши и магистърски степени. Възможно е задочно участие с публикуване на резюмета.Избраните от Организационния комитет резюмета ще бъдат публикувани в сборника с материали на конференцията с ISBN номер. Поканени водещи химици от Санкт Петербург ще изнесат пленарни презентации.

Основни научни направления на конференцията:

• Секция 1 – органична, биологична и фармацевтична химия
• Секция 2 – физическа, аналитична и химия на околната среда
• Секция 3 – неорганична и координационна химия, нанотехнологии
• Секция 4 – химическо образование

За да участвате в конференцията трябва:

Преди 15 февруари 2013 г. изпратете формуляра за регистрация на участниците и резюметата на доклада, форматирани в съответствие с изискванията, на имейл адреса на конференцията: conference [email protected]

Завялова Ф.Д., учител по химияMAOU "Средно училище № 3" със задълбочено изучаване на отделни предметикръстен на героя на Русия Игор Ржавитин, Ревда

Ролята на химията в съвременния свят? Химията е област от природните науки, която изучава структурата на различни вещества, както и връзката им с околната среда. Химическото образование е от голямо значение за нуждите на човечеството. През втората половина на 20-ти век държавата инвестира в развитието на химическата наука, в резултат на което се появиха нови открития в областта на фармацевтичното и промишленото производство, във връзка с което химическата индустрия се разшири и това допринесе за възникване на търсене на квалифицирани специалисти. Днес химическото образование у нас е в явна криза.

Сега в училище има последователно изтласкване на природните науки от учебната програма. Времето за изучаване на предмети по природни науки е намалено твърде много, основното внимание се обръща на патриотичното и морално възпитание, обърквайки образованието с възпитанието, в резултат на което днес завършилите училище не разбират най-простите химически закони. И много ученици смятат, че химията е безполезен предмет и няма да има никаква полза в бъдеще.

И основната цел на образованието е развитието на умствените способности - това е обучение на паметта, преподаване на логика, способност за установяване на причинно-следствени връзки, изграждане на модели и развитие на абстрактно и пространствено мислене. Решаваща роля за това имат природните науки, които отразяват обективните закони на развитието на природата. Химията изучава различни начини за насочване на химичните реакции и разнообразието от вещества, поради което заема специално място сред природните науки като инструмент за развитие на умствените способности на учениците. Може да се случи, че човек никога няма да се сблъска с химически проблеми в професионалната си дейност, но чрез изучаване на химия в училище способността за мислене ще се развие.

Самото изучаване на чужди езици и други хуманитарни науки не е достатъчно, за да се формира интелекта на съвременния човек. Ясно разбиране за това как някои явления пораждат други, изготвяне на план за действие, моделиране на ситуации и търсене на оптимални решения, способност за предвиждане на последствията от предприетите действия - всичко това може да се научи само въз основа на естествените науки. Тези знания и умения са необходими на абсолютно всеки.

Липсата на тези знания и умения води до хаос. От една страна, чуваме призиви за иновации в технологичната сфера, задълбочаване на преработката на суровини и въвеждане на енергоспестяващи технологии, от друга страна, наблюдаваме намаляване на предметите по природни науки в училище. Защо се случва това? Неясен?!

Следващата най-важна цел на училищното образование е подготовката за бъдещия живот в зряла възраст. Един млад човек трябва да влезе в него напълно въоръжен със знания за света, който включва не само света на хората, но и света на нещата и заобикалящата природа. Естествените науки предоставят знания за материалния свят, за веществата, материалите и технологиите, които те могат да срещнат в ежедневието. Изучаването само на хуманитарни науки води до факта, че тийнейджърите престават да разбират материалния свят и започват да се страхуват от него. Оттук те бягат от реалността във виртуалното пространство.

Повечето хора все още живеят в материалния свят, постоянно контактуват с различни вещества и материали и ги подлагат на различни химични и физико-химични трансформации. Човек придобива знания как да борави с веществата в уроците по химия в училище. Той може да забрави формулата на сярната киселина, но ще борави внимателно с нея през целия си живот. Няма да запали цигара на бензиностанция и изобщо не защото е видял да гори бензин. Просто в училище, по време на урок по химия, му обясниха, че бензинът има способността да се изпарява, да образува експлозивни смеси с въздуха и да гори. Следователно е необходимо да се отдели повече време за овладяване на химията и смятам, че беше напразно да се намалят часовете за изучаване на химия в училищата.

Часовете по природни науки подготвят учениците за бъдещата им професия. В крайна сметка е невъзможно да се предвиди кои професии ще бъдат най-търсени след 20 години. Според Министерството на труда и заетостта днес професиите, свързани с химията, оглавяват класацията на най-търсените на пазара на труда. В днешно време почти всички продукти, които хората използват, са по един или друг начин свързани с технологии, които използват химични реакции. Например пречистване на гориво, използване на хранителни оцветители, почистващи препарати, пестициди за торове и т.н.

Професиите, свързани с химията, са не само специалисти, работещи в нефтопреработвателната и газовата промишленост, но и тези професии, които могат да гарантират работа в почти всеки регион.

Списък на най-популярните специалитети:

• Технолог-химик или инженер-технолог винаги може да намери място в градското производство. В зависимост от профила на обучение може да работи в хранителни или промишлени предприятия. Основната задача на този специалист е да контролира качеството на продукта, както и да въвежда иновации в производството.
• Химик по околната среда, всеки град има отдел, който следи екологичната ситуация.
• Козметичният химик е много популярна професия, особено в онези региони, където има големи козметични предприятия.
• фармацевт. Висшето образование ви дава възможност да работите в големи компании, произвеждащи лекарства, винаги можете да намерите място в градска аптека.
• Биотехнолог, нанохимик, експерт по алтернативни форми на енергия.
• Криминалистика и съдебномедицинска експертиза. МВР също има нужда от химици, винаги има място за химик на пълен работен ден, знанията им могат да помогнат за залавянето на престъпници.
• Професията на бъдещето са изследователи на алтернативни енергийни източници. В края на краищата запасите от петрол скоро ще свършат, същото ще се случи и с газа, така че търсенето на такива специалисти расте. И може би след 10-20 години химиците в тази област ще оглавят класацията на най-търсените специалисти.

Основните изисквания към съвременните специалисти са добра памет и аналитичен ум, креативност, иновативни идеи, креативен подход и нетрадиционен поглед към познатите неща. Основна роля за формирането на тези умения и способности играе изучаването на химия. А човек, лишен от природонаучно образование, е по-лесен за манипулиране.

За разлика от всички останали живи същества, човекът не се адаптира към условията на околната среда, а я променя според нуждите си. Рязко увеличение на населението на планетата настъпи след голямото откритие на химиците, изобретяването на антибиотиците и началото на тяхното производство в индустриален мащаб.

Като се има предвид всичко по-горе, смятам, че е необходимо да се увеличи броят на часовете, прекарани в изучаване на химия, и да започнете да се запознавате още в младши ниво.

Ако в началото на миналия век под образованието се разбираше обучението за броене, четене и писане, то век по-късно разбираме това понятие като осигуряване на задоволяване на човешките потребности от развитие. Образованието за нас се превърна в устойчиво развитие и то трябва да бъде качествено.

Литература:

1. Руската академия на науките - за Менделеевския конгрес в Екатеринбург
2. Каква химия трябва да се изучава в едно модерно училище? — Генрих Владимирович Ерлих — доктор на химическите науки, водещ изследовател в Московския държавен университет. М. В. Ломоносов.

Химия и химическо образование в началото на века: промяна на целите, методите и поколенията.

Юрий Александрович Устинюк – доктор на химическите науки, почетен професор на Московския държавен университет, ръководител на лабораторията по ЯМР на Химическия факултет на Московския държавен университет. Област на научни интереси: органометална и координационна химия, физико-органична химия, спектроскопия, катализа, проблеми на химическото образование.

Много авторитетни автори вече се изказаха в дискусията за това какво представляваше химичната наука като цяло и нейните отделни области в началото на века. Въпреки някои разлики в детайлите, общият тон на всички твърдения е очевидно мажорен. Изключителните постижения във всички основни области на химическите изследвания се празнуват единодушно. Всички експерти отбелязват изключително важната роля за постигането на тези успехи на новите и най-съвременни методи за изследване на структурата на материята и динамиката на химичните процеси. Също толкова единодушно е мнението за огромното влияние върху развитието на химията, което се случи пред очите ни през последните две десетилетия, общата и всепроникваща компютъризация на науката. Всички автори поддържат тезата за засилване на интердисциплинарното взаимодействие както на границите на химическите дисциплини, така и между всички природни и точни науки като цяло през този период. Значително повече са различията в прогнозите за бъдещето на химическата наука, в оценките за основните тенденции в нейното развитие за близко и далечно бъдеще. Но и тук преобладава оптимистичното настроение. Всички са съгласни, че прогресът ще продължи с ускорени темпове, въпреки че някои автори не очакват в близко бъдеще нови фундаментални открития в химията, сравними по значимост с откритията от началото и средата на миналия век /1/.

Няма съмнение, че научната химическа общност има с какво да се гордее.

Очевидно е, че през миналия век химията не само заема централно място в естествознанието, но и създава нова основа за материалната култура на съвременната цивилизация. Ясно е, че тази критична роля ще продължи и в близко бъдеще. Следователно, както изглежда на пръв поглед, няма особени причини да се съмняваме в светлото бъдеще на нашата наука. Не се ли смущавате обаче, скъпи колеги, от факта, че в стройния хор, който днес възхвалява химията и химиците, явно липсват отрезвяващи гласове на „контравосите“. По мое мнение, противоположниците формират важна, макар и не многобройна част от всяка здрава научна общност. „Контраскептикът“, противно на общото мнение, се стреми, ако е възможно, да потуши изблиците на общ ентусиазъм от последните изключителни успехи. Напротив, „контраоптимистът“ изглажда атаките на също толкова общо отчаяние в момента на краха на поредните несбъднати надежди. Нека се опитаме, мислено настанявайки тези почти антиподи на една маса, да погледнем на проблема с химията в началото на века от малко по-различна гледна точка.

Векът свърши. Заедно с него едно блестящо поколение химици, чиито усилия са постигнали изключителни успехи, известни и признати от всички, завършва активния си живот в науката. На тяхно място идва ново поколение химици-изследователи, химици-учители и химици-инженери. Кои са тези днешни млади мъже и жени, чиито лица виждаме пред себе си в класните стаи? На какво и как да ги научим, за да бъде професионалната им дейност успешна? Какви умения трябва да допълват придобитите знания? Какво от нашия житейски опит можем да им предадем, а те ще се съгласят да приемат под формата на съвети и наставления, за да се сбъдне съкровената мечта на всеки от тях – мечтата за лично щастие и благополучие? Невъзможно е да се отговори на всички тези сложни и вечни въпроси в кратка бележка. Нека бъде покана за по-задълбочена дискусия и семе за спокоен личен размисъл.

Един от моите добри приятели, уважаван професор по химия с четиридесет години опит, ми каза раздразнено наскоро, когато, мислейки за тази бележка, му изброих горните въпроси: „Какво всъщност специално и неочаквано се случи? Какво толкова се е променило? Всички научихме малко от нашите учители, научихме нещо и някак. Сега те, учениците, учат същото от нас. Така става от век на век. Така ще върви винаги. Няма смисъл да строим нова градина тук. Надявам се, че това, което казах тогава в отговор и това, което написах тук, няма да стане причина за нашето несъгласие с него. Но отговорът ми към него прозвуча много решително. Твърдех, че всичко се е променило в химическата наука в началото на века! Изключително трудно е да се намери дори малък участък в него (разбира се, не говорим за отдалечените кътчета, в които удобно са се настанили маргинализирани реликви), където през последния четвърт век да не са настъпили дълбоки кардинални промени. .

^ Методически арсенал на химичните изследвания.

Както правилно отбелязва С. Г. Кара-Мурза /2/, историята на химическата наука може да се разглежда не само в рамките на традиционния подход като еволюция на основни понятия и идеи на фона на открития и натрупване на нови експериментални факти. Тя с право може да бъде представена в друг контекст, като история на усъвършенстването и развитието на методическия арсенал на химическата наука. Всъщност ролята на новите методи не се изчерпва с факта, че те значително разширяват изследователските възможности на научната общност, която ги е усвоила. В интердисциплинарното взаимодействие методът е като троянски кон. Заедно с метода в новата област на науката прониква неговият теоретично-математически апарат, който ефективно се използва при създаването на нови концепции. Напредналият характер на развитието на методическия арсенал на химията се проявява особено ясно през последната четвърт на миналия век.

Сред най-забележителните постижения в тази област, разбира се, е практическото постигане на физически ограничения в пространствената, времевата и концентрационната разделителна способност в редица нови методи за химични изследвания. По този начин създаването на сканираща тунелна микроскопия с пространствена разделителна способност от 0,1 nm осигурява наблюдението на отделни атоми и молекули. Развитието на лазерната фемтосекундна спектроскопия с времева разделителна способност от 1–10 fs отваря възможността за изучаване на елементарни актове на химичните процеси във времеви интервали, съответстващи на един период на вибрации на атомите в молекулата. И накрая, откриването на тунелна вибрационна спектроскопия сега прави възможно наблюдението на поведението и трансформациите на отделна молекула на повърхността на твърдите тела. Не по-малко важен може би е фактът, че практически не е имало празнина във времето между създаването на физическите принципи на всеки от тези методи и прякото им приложение за решаване на химически проблеми. Последното едва ли е изненадващо, тъй като всички тези и много други най-важни резултати от последните години са получени от интердисциплинарни екипи, обединяващи физици, химици, инженери и други специалисти.

Пробивът към нови нива на разделителна способност и чувствителност беше мощно подкрепен от изключително бързото усъвършенстване на тези физични методи, които отдавна формират основата на арсенала на химика изследовател. През последните 10 години разделителната способност и чувствителността на всички спектрални методи са се подобрили с порядък или повече, а производителността на научните инструменти се е увеличила с два или повече порядъка. Във водещите изследователски лаборатории основата на инструменталния парк сега се състои от инструменти от 5-то поколение - сложни измервателни и изчислителни системи, които осигуряват пълна автоматизация на измерванията и обработката на резултатите, а също така позволяват използването на бази данни и банки с научни данни на линия при тълкуването им. Използвайки комплекс от такива инструменти, химикът изследовател получава приблизително 2000 пъти повече информация за единица време, отколкото преди 50 години. Ето само няколко примера.

Дори преди 10 години рентгеновият дифракционен анализ на монокристали беше един от най-трудоемките и отнемащи време експерименти. Определянето на молекулярната и кристалната структура на ново вещество изисква месеци работа и понякога се проточва с години. Най-новите автоматични рентгенови дифрактометри днес позволяват, когато се изследват съединения с не твърде голямо молекулно тегло, да се получи целият необходим набор от отражения за няколко часа и не налагат твърде високи изисквания към размера и качеството на кристала. . Пълната обработка на експерименталните данни с помощта на съвременни програми на персонален компютър отнема още няколко часа. По този начин изглеждащата преди невъзможна мечта за „един ден – една цялостна структура“ се превърна в ежедневна реалност. През последните 20 години XRD очевидно е изследвал повече молекулярни структури, отколкото през целия предишен период на неговото използване. В някои области на химическата наука използването на рентгенова дифракция като рутинен метод доведе до пробив към ново ниво на познание. Например, получените данни за подробната структура на глобуларните протеини, включително най-важните ензими, както и други видове биологично важни молекули, бяха от фундаментално значение за развитието на молекулярната биология, биохимията, биофизиката и свързаните с тях дисциплини. Провеждането на експерименти при ниски температури отвори възможността за конструиране на прецизни карти на разликата в електронната плътност в сложни молекули, подходящи за директно сравнение с резултатите от теоретичните изчисления.

Увеличаването на чувствителността на масспектрометрите вече осигурява надежден анализ на фемтограмните количества на дадено вещество. Нови йонизационни методи и време-пролетни масспектрометри с достатъчно висока разделителна способност (системи MALDI-TOF) в комбинация с двуизмерна електрофореза сега правят възможно идентифицирането и изследването на структурата на биомолекули с много високо молекулно тегло, например клетъчни протеини. Това направи възможно появата на нова бързо развиваща се област в пресечната точка на химията и биологията – протеомиката /3/. Съвременните възможности на масспектрометрията с висока разделителна способност в елементния анализ са добре описани от G.I.Ramendik /4/.

ЯМР спектроскопията направи нова крачка напред. Използването на техники за въртене на проби с магически ъгъл на кръстосана поляризация позволява получаването на спектри с висока разделителна способност в твърди вещества. Използването на сложни последователности от радиочестотни импулси в комбинация с импулсни поляризиращи градиенти на полето, както и обратно детектиране на спектрите на тежки и редки ядра, позволява директно определяне на триизмерната структура и динамика на протеини с молекулно тегло от до 50 kDa в разтвор.

Увеличаването на чувствителността на методите за анализиране, разделяне и изследване на вещества имаше и друга важна последица. Във всички области на химията е настъпила или се случва миниатюризация на химическите експерименти, включително преход в химическия лабораторен синтез от половин микрон към микромащаб. Това значително намалява разходите за реактиви и разтворители и значително ускорява целия цикъл на изследване. Напредъкът в разработването на нови ефективни общи методи за синтез, които осигуряват стандартни химични реакции с високи, почти количествени добиви, доведе до появата на „комбинаторна химия“. При него целта на синтеза е да се получат не едно, а едновременно стотици, а понякога и хиляди вещества с подобна структура (синтез на „комбинаторна библиотека“), което се извършва в отделни микрореактори за всеки продукт, поставен в голям реактор, а понякога и в един общ реактор. Такава радикална промяна в задачите на синтеза доведе до разработването на напълно нова стратегия за планиране и провеждане на експерименти, а също и, което е особено важно в светлината на проблемите, които обсъждаме, до пълно актуализиране на технологията и оборудване за неговото прилагане, което всъщност поставя на дневен ред въпроса за широкото въвеждане на химическите роботи в практиката.

И накрая, последната по ред изброяване в този раздел, но в никакъв случай най-маловажната промяна в методологичния арсенал на химичните изследвания е новата роля, която днес играят в химията методите за теоретични изчисления и компютърно моделиране на структурата и свойствата на веществата , както и химически процеси. Например, доскоро химикът теоретик виждаше основната си задача в систематизирането на известни експериментални факти и в изграждането на теоретични концепции от качествен характер въз основа на техния анализ. Безпрецедентно бързият растеж на изчислителните възможности доведе до факта, че методите на високо ниво на квантовата химия, предоставящи надеждна количествена информация, се превърнаха в реален инструмент за изследване на сложни молекулярни и надмолекулни структури, включващи стотици атоми, включително атоми на тежки елементи. В тази връзка ab initio изчисленията на LCAO MO SSP с корелационни и релативистични корекции, както и квантово-химичните изчисления, използващи метода на функционалната плътност в нелокални приближения в разширени и разделени бази, вече могат да се използват в началните етапи на изследването, предшестващи ги със синтетичен експеримент, който става много по-целенасочен. Студентите и докторантите могат лесно да се справят с такива изчисления. Много характерни промени настъпват в състава на най-добрите научни екипи, провеждащи експериментални изследвания. Химиците теоретици все по-органично се включват в тях. В научните публикации на високо ниво описанията на нови химически обекти или явления често се дават заедно с техния подробен теоретичен анализ. Забележителните възможности на компютърното моделиране на кинетиката на сложни многопътни каталитични процеси и удивителните успехи, постигнати в тази област, са отлично описани в статията на О. Н. Темкин /5/.

Дори един много кратък и далеч не пълен списък на основните промени в методологичния арсенал на химията в началото на века, даден по-горе, ни позволява да направим редица важни и напълно категорични изводи:

тези промени са от кардинален, фундаментален характер;

темпът на развитие на нови методи и техники в химията през последните десетилетия беше и остава много висок;

новият методологичен арсенал създаде способността за поставяне и успешно решаване на химически проблеми с безпрецедентна сложност за изключително кратко време.

Уместно е, според мен, да се твърди, че през този период химическите изследвания се превърнаха в област на широкомащабно приложение на цял комплекс от нови и авангардни високи технологии, свързани с използването на сложна апаратура. Очевидно е, че овладяването на тези технологии се превръща в една от най-важните задачи при обучението на ново поколение химици.

^ 2. Информационно осигуряване на химическата наука и новите информационни и комуникационни технологии.

Времето за удвояване на обема на научната химическа информация, според последните оценки на И. В. Мелихов /6/, сега е 11-12 години. Броят на научните списания и техните обеми, както и броят на публикуваните монографии и рецензии нарастват бързо. Изследвания във всяка от актуалните научни области се извършват едновременно в десетки научни екипи в различни страни. Свободният достъп до източници на научна информация, който винаги е бил необходимо условие за продуктивна научна работа, както и възможността за бърз обмен на актуална информация с колегите в новите условия на пълна интернационализация на науката, се превърнаха в ограничаващи фактори, които определят не само успеха, но и осъществимостта на реализирането на всеки научен проект. Без постоянна оперативна комуникация с ядрото на научната общност сега изследователят бързо се маргинализира, дори и да получава резултати с високо качество. Тази ситуация е особено характерна за онази значителна част от руските химици, които нямат достъп до ИНТЕРНЕТ и рядко публикуват в международни химически списания. Техните резултати стават известни на членовете на международната общност със закъснение от няколко месеца, а понякога изобщо не привличат внимание, публикувани в недостъпни и нискоавторитетни издания, които, за съжаление, все още включват по-голямата част от руските химически списания. Остарялата, макар и ценна, информация почти не оказва влияние върху хода на глобалния изследователски процес и следователно основният смисъл на цялата научна работа се губи. В условията на бедност на нашите библиотеки ИНТЕРНЕТ се превърна в основен източник на научна информация, а електронната поща в основен комуникационен канал. Трябва отново да се поклоним дълбоко пред Джордж Сорос, който пръв отпусна средства за свързване на нашите университети и научни институти с ИНТЕРНЕТ. За съжаление, не всички научни екипи имат достъп до електронни комуникационни канали и, очевидно, ще отнеме поне десет години, докато INTERNET стане публично достъпен.

Днес нашата руска научна химическа общност се е разделила на две неравни части. Значителна, вероятно по-голямата част от изследователите изпитват остър глад за информация, нямайки свободен достъп до източници на информация. Това се усеща остро, например, от експертите на RFBR, които трябва да прегледат инициативни научни проекти. В конкурса за проекти по химия през 2000 г. например някои от реномираните експерти, участвали в оценката, съобщиха, че до една трета от авторите на проекти не разполагат с най-актуалната информация по предложената от тях тема. В това отношение предложените от тях работни програми не бяха оптимални. Забавянето на обработката на научна информация за тях, според груби оценки, може да варира от година и половина до две. Освен това имаше и проекти, насочени към решаване на проблеми, които или вече са решени, или в светлината на резултатите, получени в свързани области, са загубили своята актуалност. Авторите им, очевидно, не са имали достъп до съвременна информация поне 4-5 години.

Втората част от учените химици, към които включвам и себе си, изпитва трудности от различен характер. Тя е в състояние на постоянно информационно претоварване. Огромните обеми информация са просто непосилни. Ето най-пресния пример от лична практика. При подготовката на ключова публикация в нова поредица от научни статии реших внимателно да събера и анализирам цялата подходяща литература. Машинно търсене в три бази данни с помощта на ключови думи през последните 5 години идентифицира 677 източника с общ обем от 5489 страници. Въвеждането на допълнителни, по-строги критерии за подбор намали броя на източниците до 235. Работата с резюметата на тези научни статии направи възможно премахването на други 47 не особено значими публикации. От останалите 188 произведения 143 са ми били познати преди това и вече са били проучени от мен.От 45 нови източника 34 бяха достъпни за пряк преглед.В първата от новите работи намерих редица препратки към произведенията на нейните автори от по-ранен период, в който изучаваният от мен проблем е разглеждан от други позиции. Следването на научни връзки към произхода в крайна сметка разкри още 55 източника. Бърз поглед върху двете рецензии, които бяха включени в тях, доведе до добавянето на още 27 статии от свързани области към списъка за проучване. От тях 17 вече присъстваха в първоначалния списък от 677 източника. Така след три месеца много интензивна работа имах списък от 270 произведения, пряко свързани с проблема. Сред тях ясно се откроиха 6 научни групи с високо качество на публикациите. Писах на ръководителите на тези екипи за моите основни резултати и ги помолих да изпратят връзки към последната си работа по проблема. Двама отговориха, че вече не работят по него и не са публикували нищо ново. Три изпратиха 14 творби, някои от които току-що завършени и все още непубликувани. Един от колегите не отговори на запитването. Двама от колегите в писмата си споменават името на млад японски учен, който започва изследвания в същата посока само преди две години, има само 2 публикации по темата, но според тях е направил блестящ научен доклад на последната международна конференция. Веднага му писах и получих в отговор списък от 11 публикации, които използваха същия изследователски метод, който използвах аз, но с някои допълнителни модификации. Той също така ми обърна внимание на някои неточности в текста на писмото ми, когато представяше собствените си резултати. След като работих подробно само върху 203 произведения от 295, които са пряко свързани с темата, най-накрая приключвам подготовката на публикацията. Списъкът с литература съдържа повече от 100 заглавия, което е напълно недопустимо според правилата на нашите списания. Събирането и обработката на информация отне близо 10 месеца. От тази доста типична история според мен следват четири важни извода:

Съвременният химик трябва да отделя до половината или повече от работното си време за събиране и анализиране на информация за своя изследователски профил, което е два пъти или три пъти повече от преди половин век.

Бърза оперативна комуникация с колеги, работещи в същата област в различни страни по света, т.е. включването в „невидимия научен екип“ рязко повишава ефективността на такава работа.

Важна задача при обучението на ново поколение химици е овладяването на съвременни информационни технологии.

Езиковото обучение на по-младото поколение специалисти става изключително важно.

Затова в нашата лаборатория провеждаме някои колоквиуми на английски език, дори и да няма чуждестранни гости, което не е необичайно за нас. Миналата година студенти от моята специализирана група, след като научиха, че изнасям лекции в чужбина, ме помолиха да преподавам част от курса по органична химия на английски език. Като цяло намирам преживяването за интересно и успешно. Около половината от студентите не само усвоиха добре материала, но и участваха активно в дискусията, а посещаемостта на лекциите се увеличи. Въпреки това, приблизително една четвърт от учениците в групата, които трудно усвоиха сложния материал дори на руски език, очевидно не харесаха тази идея.

Ще отбележа също, че описаната от мен ситуация ни позволява да разберем в реална светлина произхода на добре известната теза за нечестността и предателството на някои наши чуждестранни колеги, които не цитират активно трудовете на руски химици, уж с цел за присвояване на чужд приоритет. Истинската причина е силното информационно претоварване. Ясно е, че е невъзможно да се съберат, прочетат и цитират всички необходими трудове. Разбира се, винаги цитирам трудовете на тези, с които непрекъснато си сътруднича, обменям информация и обсъждам резултатите преди публикуването им. Понякога, когато работата ми беше пропусната, трябваше да изпращам любезни писма до колегите си с молба да поправят грешката. И винаги се поправяше, макар и без особено задоволство. На свой ред веднъж трябваше да се извиня за невниманието си.

^ 3. Нови цели и нова структура на фронта на химическите изследвания.

А. Л. Бучаченко блестящо пише за новите цели и новите тенденции в развитието на химията в края на века в своя преглед /7/, а аз ще се огранича само с кратък коментар. Доминиращата тенденция към интегриране на отделни химически дисциплини, която той отбеляза през последните две десетилетия, показва, че химическата наука е достигнала тази степен на „златна зрялост“, когато съществуващите средства и ресурси са достатъчни за решаване на традиционните проблеми на всяка област. Ярък пример е съвременната органична химия. Днес синтезът на органична молекула с всякаква сложност може да се извърши с помощта на вече разработени методи. Следователно дори много сложни проблеми от този тип могат да се разглеждат като чисто технически проблеми. Това, разбира се, не означава, че трябва да се спре разработването на нови методи за органичен синтез. Работата от този тип винаги ще бъде актуална, но на новия етап те не са основната, а основната посока на развитие на дисциплината. В /7/ са идентифицирани осем общи области на съвременната химическа наука (химичен синтез; химическа структура и функция; управление на химични процеси; химическо материалознание; химическа технология; химическа аналитика и диагностика; химия на живота). В реалната научна дейност във всеки научен проект в една или друга степен винаги се поставят и решават частни проблеми, които се отнасят до няколко общи направления. А това от своя страна изисква много разностранна подготовка от всеки член на научния екип.

Също така е важно да се отбележи, че във всяка от горните области на химията има ясен преход към все по-сложни обекти на изследване. Надмолекулните системи и структури все повече се превръщат във фокус на внимание. В тази връзка новият етап в развитието на химическата наука, започнал в началото на века, може да се нарече етап на супрамолекулна химия.

^ 4. Характеристики на руската химическа наука днес.

Десетте години на така наречената перестройка нанесоха ужасен удар на руската наука като цяло и на руската химия в частност. За това е писано много и не си струва да се повтаря тук. За съжаление трябва да признаем, че сред научните колективи, доказали своята жизнеспособност в новите условия, практически няма бивши промишлени химически институти. Огромният потенциал на тази индустрия е практически унищожен, а материалните и интелектуални ценности са ограбени. Оскъдното финансиране на академичната и университетската химия, което през този период беше ограничено до заплати на или под екзистенц-минимума, доведе до значително намаляване на броя на служителите. Повечето от енергичните и талантливи младежи напуснаха университетите и институтите. Средната възраст на преподавателите в по-голямата част от университетите е преминала критичната граница от 60 години. Има разлика между поколенията - сред служителите на химическите институти и преподавателите има много малко хора в най-продуктивната възраст 30-40 години. Остават стари преподаватели и млади аспиранти, които често влизат в аспирантура само с една цел - да се освободят от военна служба.

Повечето научни екипи могат да бъдат класифицирани в един от двата типа, въпреки че това разделение, разбира се, е много произволно. „Произвеждащи изследователски екипи“ изпълняват нови големи независими изследователски проекти и получават значителни количества първична информация. „Експертните научни екипи” като правило са по-малко на брой от производствените, но включват и много висококвалифицирани специалисти. Те са насочени към анализиране на информационни потоци, обобщаване и систематизиране на резултатите, получени в други научни групи по света. Съответно техните научни продукти са предимно рецензии и монографии. Поради огромното нарастване на обема на научната информация, този вид работа става много важна, ако се извършва в съответствие с изискванията, които се прилагат към такива вторични източници на информация като преглед и монография /8/. В условията на оскъдно финансиране, липса на модерно научно оборудване и намаляване на числеността на руската научна химическа общност, броят на производствените екипи е намалял, а броят на експертните екипи се е увеличил леко. В работата на повечето колективи и от двата типа делът на комплексните експериментални изследвания е намалял. Такива промени в структурата на научната общност при неблагоприятни условия са съвсем естествени и на определен етап са обратими. Ако ситуацията се подобри, експертният екип лесно може да се попълни с млади хора и да се превърне в продуктивен. Но ако периодът на неблагоприятни условия се проточи, експертните екипи умират, тъй като техните ръководители са по-възрастни учени, които спират научната дейност по естествени причини.

Делът на работата на руските химици в общия обем на изследванията и в глобалните информационни потоци бързо намалява. Страната ни вече не може да се смята за „велика химическа сила“. Само за десетина години, поради напускането на лидери и липсата на еквивалентен заместител, ние вече загубихме значителен брой научни школи, които бяха гордостта не само на нашата, но и на световната наука. Явно в близко бъдеще ще продължим да ги губим. Според мен днес руската химическа наука е достигнала критична точка, отвъд която разпадането на общността става лавинообразен и по-неконтролируем процес.

Тази опасност съвсем ясно се осъзнава от международната научна общност, която се стреми да окаже всевъзможна помощ на нашата наука по различни канали. Оставам с впечатлението, че управляващите в нашата наука и образование все още не са осъзнали напълно реалността на подобен срив. В края на краищата не може да се разчита сериозно на факта, че това може да бъде предотвратено чрез прилагането на програма за подкрепа на научни школи чрез Руската фондация за фундаментални изследвания и програмата за интеграция. Не се осъзнава, че средствата, които се отделят за тези програми, са значително (грубо, с порядък) под минималната граница, след което въздействието става ненулево.

В отговор на изказване в този тон в разговор с лице, близко до посочените по-горе силови структури, чух: „Не се ядосвайте напразно, четете „Издирване“. Слава Богу, най-лошите времена са зад нас. Разбира се, общият фон все още е доста мрачен, но има доста проспериращи изследователски екипи и цели институти, които са се адаптирали към новите условия и демонстрират забележим ръст на производителността. Така че няма нужда да изпадаме в истерия и да погребваме нашата наука.“

Всъщност такива групи съществуват. Съставих списък от десет такива лаборатории, които работят близо до моята област на научни интереси, отидох в ИНТЕРНЕТ и работих в библиотеката с базата данни Chemical Abstracts. Ето общите черти на тези лаборатории, които веднага привлякоха вниманието:

Всичките десет екипа имат директен достъп до ИНТЕРНЕТ, пет от десет имат добре оформени собствени страници с доста пълна и актуална информация за тяхната работа.

И десетте лаборатории активно си сътрудничат с чуждестранни екипи. Шестима имат грантове от международни организации, трима извършват изследвания по договори с големи чуждестранни компании.

Повече от половината от членовете на научните екипи, за които е намерена информация, са пътували в чужбина поне веднъж годишно за участие в международни конференции или за научна работа.

Работата на девет от десет лаборатории се подкрепя от грантове от Руската фондация за фундаментални изследвания (средно 2 грантове на лаборатория).

Шест от 10 лаборатории представляват институти на Руската академия на науките, но три от тях са много активно ангажирани в сътрудничество с Висшия химически колеж на Руската академия на науките, поради което в техните екипи има доста студенти. От четирите университетски екипа три се ръководят от членове на Руската академия на науките.

От 15% до 35% от научните публикации на ръководители на лаборатории през последните 5 години са публикувани в международни списания. Петима от тях публикуваха съвместни трудове през този период, а седем изнесоха съвместни доклади на научни конференции с чуждестранни колеги.

В заключение ще кажа най-важното - начело на всички тези лаборатории стоят абсолютно прекрасни личности. Високо културни, разностранно образовани хора, които са запалени по работата си.

Квалифицираният читател веднага ще забележи, че няма смисъл да се правят генерални изводи на базата на толкова малка и непредставителна извадка от научни екипи. Признавам, че нямам пълна информация за други успешно работещи научни колективи от химици в страната. Би било интересно да ги съберем и анализираме. Но от опита на моята лаборатория, която не е най-слабата като цяло, мога отговорно да заявя, че без участие в международно сътрудничество, без постоянна помощ от чуждестранни колеги, от които през изминалата година получихме химически реактиви и книги за почти 4000 долара. сам, Без постоянни командировки на служители, специализанти и студенти в чужбина, ние изобщо не бихме могли да работим. Изводът се налага сам:

Днес в областта на фундаменталните изследвания в нашата химическа наука продуктивната работа се извършва предимно от екипи, които са включени в международната научна общност, получават подкрепа от чужбина и имат свободен достъп до източници на научна информация. Завършва интегрирането на руската химия, преживяла перестройката, в световната химическа наука.

И ако е така, тогава нашите критерии за качество на научните продукти трябва да отговарят на най-високите международни стандарти. Почти лишени от възможността да придобием съвременна научна апаратура, ние трябва да се съсредоточим върху използването на много ограничените възможности на колективните центрове и/или върху извършването на най-сложните и деликатни експерименти в чужбина.

^ 5. Да се ​​върнем на проблема с подготовката на нашата смяна.

Много за това е казано в статията на деканите на Химическите факултети на два безспорно най-добри университета в страната /9/, така че няма нужда да навлизаме в много подробности. Нека се опитаме да преминем по ред в съответствие със списъка с въпроси, формулиран в началото на тази бележка.

И така, кои са те, младите хора, седнали на студентската скамейка пред нас? За щастие в човешката популация има малка част от индивидите, чиято съдба да станат учени е предопределена генетично. Просто трябва да ги намерите и привлечете в часовете по химия. За щастие страната ни има дългогодишни и славни традиции за откриване на талантливи деца чрез химически олимпиади, чрез създаване на специализирани паралелки и училища. Прекрасни ентусиасти на класовете с талантливи ученици все още живеят и работят активно. Водещите химически университети, които участват активно в тази работа, въпреки машинациите на Министерството на образованието, жънат наистина златна реколта. През последните години до една трета от студентите от Химическия факултет на Московския държавен университет вече са идентифицирали своята област на интерес през първата година и почти половината започват научна работа до началото на третата година.

Особеността на съвременността е, че когато започва обучението си в университета, младият човек често все още не знае в коя област ще трябва да работи след завършване на образованието си. Повечето изследователи и инженери сменят областите няколко пъти по време на професионалната си кариера. Следователно бъдещият специалист като студент трябва да придобие солидни умения в способността самостоятелно да овладява нови области на науката. Самостоятелната самостоятелна работа на ученика е в основата на съвременното образование. Основното условие за ефективността на такава работа е наличието на добри съвременни учебници и учебни помагала. „Продължителността на живота“ на съвременния учебник, очевидно, трябва да бъде приблизително равна на времето, необходимо за удвояване на обема на научната информация, т.е. трябва да е на 11-12 години. Един от основните проблеми на нашето образование е, че не само нямаме нови университетски учебници по основни химични дисциплини, но има катастрофален недостиг дори на стари. Необходима е ефективна програма за написване и отпечатване на учебници по химически дисциплини за университетите.

Надарените и добре мотивирани студенти имат особеност, която е забелязана от Р. Фейман в неговите известни лекции. Те, такива студенти, по същество не се нуждаят от стандартно образование. Имат нужда от среда

Изпълнение на втория
Московски педагогически маратон
учебни предмети 09.04.2003г

Естествените науки по света преминават през трудни времена. Финансовите потоци напускат науката и образованието във военно-политическата сфера, престижът на учените и преподавателите пада, а липсата на образование на по-голямата част от обществото бързо нараства. Невежеството управлява света. Стига се дотам, че в Америка десните християни настояват за законно премахване на втория закон на термодинамиката, който според тях противоречи на религиозните доктрини.
Химията страда повече от другите природни науки. Повечето хора свързват тази наука с химически оръжия, замърсяване на околната среда, причинени от човека бедствия, производство на лекарства и т.н. Преодоляването на „химофобията“ и масовата химическа неграмотност, създаването на привлекателен обществен образ на химията е една от задачите на химическото образование, сегашното състояние за които в Русия искаме да обсъдим.

Програма за модернизация (реформи)
образованието в Русия и неговите недостатъци

Съветският съюз имаше добре функционираща система за химическо образование, базирана на линеен подход, като изучаването на химия започва в средното училище и завършва в гимназията. Разработена е съгласувана схема за осигуряване на учебния процес, включваща: програми и учебници, обучение и повишаване на квалификацията на учителите, система от химически олимпиади на всички нива, комплекти учебни помагала („Училищна библиотека“, „Библиотека на учителя“ и
и др.), общодостъпни методически списания („Химия в училище“ и др.), демонстрационни и лабораторни инструменти.
Образованието е консервативна и инертна система, поради което дори след разпадането на СССР химическото образование, което претърпя големи финансови загуби, продължи да изпълнява задачите си. Но преди няколко години в Русия започна реформа на образователната система, чиято основна цел е да подпомогне навлизането на новите поколения в глобализирания свят, в отворената информационна общност. За да се постигне това, според авторите на реформата комуникацията, компютърните науки, чуждите езици и междукултурното обучение трябва да заемат централно място в съдържанието на образованието. Както виждаме, в тази реформа няма място за природни науки.
Беше обявено, че новата реформа трябва да осигури преминаване към система от показатели за качество и образователни стандарти, съпоставими със световните. Разработен е и план от конкретни мерки, сред които основните са преминаването към 12-годишно обучение, въвеждането на единен държавен изпит (USE) под формата на универсално тестване, разработването на нови образователни стандарти, базирани на концентрична схема, според която към момента на завършване на деветгодишното училище учениците трябва да имат цялостно разбиране за предмета.
Как тази реформа ще се отрази на химическото образование в Русия? Според нас тя е рязко негативна. Факт е, че сред разработчиците на Концепцията за модернизация на руското образование нямаше нито един представител на естествените науки, поради което интересите на естествените науки изобщо не бяха взети предвид в тази концепция. Единният държавен изпит във формата, в която са го замислили авторите на реформата, ще развали системата за преход от средното към висшето образование, която университетите създадоха с такава трудност в първите години на руската независимост, и ще разруши приемствеността на руския език образование.
Един от аргументите в полза на Единния държавен изпит е, че според идеолозите на реформата той ще осигури равен достъп до висше образование за различни социални слоеве и териториални групи от населението.

Дългогодишният ни опит в дистанционното обучение, свързан с олимпиадата на Сорос по химия и задочно приемане в Химическия факултет на Московския държавен университет, показва, че дистанционното тестване, първо, не дава обективна оценка на знанията, и второ, не предоставя на учениците равни възможности . През 5-те години на олимпиадите на Сорос през нашия отдел преминаха повече от 100 хиляди писмени работи по химия и бяхме убедени, че общото ниво на решения зависи много от региона; освен това, колкото по-ниско е образователното ниво в региона, толкова повече изведени от експлоатация произведения са изпратени оттам. Друго съществено възражение срещу Единния държавен изпит е, че тестването като форма на проверка на знанията има значителни ограничения. Дори правилно съставеният тест не позволява обективна оценка на способността на ученика да разсъждава и да прави заключения. Нашите ученици изучаваха материалите за единния държавен изпит по химия и откриха голям брой неправилни или двусмислени въпроси, които не могат да се използват за тестване на ученици. Стигнахме до извода, че Единният държавен изпит може да се използва само като една от формите за наблюдение на работата на средните училища, но в никакъв случай като единствен, монополен механизъм за достъп до висше образование.
Друг негативен аспект на реформата е свързан с разработването на нови образователни стандарти, които трябва да доближат руската образователна система до европейската. Проектостандартите, предложени през 2002 г. от Министерството на образованието, нарушават един от основните принципи на научното образование - обективност. Ръководителите на работната група, съставила проекта, предложиха да се помисли за изоставяне на отделните училищни курсове по химия, физика и биология и замяната им с единен интегриран курс „Природни науки“. Подобно решение, дори и дългосрочно, просто би погребало химическото образование у нас.
Какво може да се направи в тези неблагоприятни вътрешнополитически условия за запазване на традициите и развитие на химическото образование в Русия? Сега преминаваме към нашата положителна програма, голяма част от която вече е изпълнена. Тази програма има два основни аспекта - съдържателен и организационен: ние се опитваме да определим съдържанието на химическото образование у нас и да разработим нови форми на взаимодействие между химическите образователни центрове.

Нов държавен стандарт
химическо образование

Химическото образование започва в училище. Съдържанието на училищното образование се определя от основния нормативен документ - държавния стандарт за училищно образование. В рамките на възприетата от нас концентрична схема има три стандарта по химия: основно общо образование(8-9 клас), базова средна стойностИ средно специално образование(10–11 клас). Един от нас (N.E. Kuzmenko) ръководи работната група на Министерството на образованието за изготвяне на стандарти и към момента тези стандарти са напълно формулирани и са готови за законодателно одобрение.
Когато започват да разработват стандарт за химическо образование, авторите изхождат от тенденциите на развитие на съвременната химия и отчитат нейната роля в естествените науки и в обществото. Съвременна химия – това е фундаментална система от знания за света около нас, основана на богат експериментален материал и надеждни теоретични принципи. Научното съдържание на стандарта се основава на две основни понятия: „вещество” и „химическа реакция”.
„Вещество“ е основното понятие в химията. Веществата ни заобикалят навсякъде: във въздуха, храната, почвата, домакинските уреди, растенията и накрая в нас самите. Някои от тези вещества са ни дадени от природата в готов вид (кислород, вода, протеини, въглехидрати, масло, злато), другата част е получена от човека чрез лека модификация на естествени съединения (асфалт или изкуствени влакна), но най-голям брой вещества, които преди това са били в природата, не са съществували, човекът ги е синтезирал сам. Това са съвременни материали, лекарства, катализатори. Днес са известни около 20 милиона органични и около 500 хиляди неорганични вещества, като всяко от тях има вътрешна структура. Органичният и неорганичният синтез е достигнал толкова висока степен на развитие, че позволява синтеза на съединения с всяка предварително определена структура. В това отношение той излиза на преден план в съвременната химия
приложен аспект, който се фокусира върху връзка между структурата на веществото и неговите свойства, а основната задача е да търси и синтезира полезни вещества и материали с желани свойства.
Най-интересното в света около нас е, че той непрекъснато се променя. Втората основна концепция на химията е „химическа реакция“. Всяка секунда в света протичат безброй много реакции, в резултат на които едни вещества се превръщат в други. Можем да наблюдаваме някои реакции директно, например ръждясване на железни предмети, съсирване на кръвта и изгаряне на автомобилно гориво. В същото време по-голямата част от реакциите остават невидими, но именно те определят свойствата на света около нас. За да осъзнае мястото си в света и да се научи да го управлява, човек трябва дълбоко да разбере природата на тези реакции и законите, на които те се подчиняват.
Задачата на съвременната химия е да изучава функциите на веществата в сложни химични и биологични системи, да анализира връзката между структурата на веществото и неговите функции и да синтезира вещества с дадени функции.
Въз основа на факта, че стандартът трябва да служи като инструмент за развитие на образованието, беше предложено да се разтовари съдържанието на основното общо образование и да се оставят в него само онези елементи на съдържанието, чиято образователна стойност е потвърдена от вътрешната и световната практика на преподаване на химия в училище. Това е минимална, но функционално завършена система от знания.
Стандарт за основно общо образованиевключва шест блока съдържание:

• Методи за познание на веществата и химичните явления.
• вещество.
• Химическа реакция.
• Елементарни основи на неорганичната химия.
• Първоначални представи за органичните вещества.
• Химия и живот.

Основен среден стандартобразованието е разделено на пет съдържателни блока:

• Методи за изучаване на химия.
• Теоретични основи на химията.
• Неорганична химия.
• Органична химия.
• Химия и живот.

Основата на двата стандарта е периодичният закон на Д. И. Менделеев, теорията за структурата на атомите и химичните връзки, теорията за електролитната дисоциация и структурната теория на органичните съединения.
Стандартът за основно средно ниво е предназначен да предостави на завършилите гимназия, преди всичко, способността да се ориентират в социални и лични проблеми, свързани с химията.
IN стандартно ниво на профилсистемата от знания е значително разширена, главно поради идеи за структурата на атомите и молекулите, както и законите на протичането на химичните реакции, разглеждани от гледна точка на теориите на химичната кинетика и химичната термодинамика. Това гарантира, че завършилите гимназия са подготвени да продължат своето химическо образование във висшето образование.

Нова програма и ново
учебници по химия

Новият, научно обоснован стандарт на химическото образование подготви плодородна почва за разработването на нова училищна програма и създаването на набор от училищни учебници въз основа на нея. В този доклад представяме училищната програма по химия за 8-9 клас и концепцията за поредица от учебници за 8-11 клас, създадени от екип от автори от Химическия факултет на Московския държавен университет.
Програмата на курса по химия в основното средно училище е предназначена за ученици от 8-9 клас. Тя се отличава от стандартните програми, действащи в момента в руските средни училища, с по-точни междупредметни връзки и прецизен подбор на материал, необходим за създаване на цялостно естествено-научно възприемане на света, удобно и безопасно взаимодействие с околната среда в производството и ежедневието. Програмата е структурирана така, че основното й внимание се обръща на тези раздели от химията, термини и понятия, които по един или друг начин са свързани с ежедневието, а не са „знания от креслото“ на тясно ограничен кръг от хора, чиито дейностите са свързани с химическата наука.
През първата година по химия (8 клас) фокусът е върху развитието на основните химически умения на учениците, „химичния език“ и химическото мислене. За целта са избрани обекти, познати от ежедневието (кислород, въздух, вода). В 8 клас умишлено избягваме понятието „бенка“, което е трудно за разбиране от учениците, и практически не използваме изчислителни задачи. Основната идея на тази част от курса е да внуши на учениците уменията да описват свойствата на различни вещества, групирани в класове, както и да покаже връзката между структурата на веществата и техните свойства.
През втората година на обучение (9 клас) въвеждането на допълнителни химически понятия е съпроводено с разглеждане на структурата и свойствата на неорганичните вещества. В специален раздел са разгледани накратко елементите на органичната химия и биохимията в обема, предвиден от държавния образователен стандарт.

За да развие химическа представа за света, курсът прави широки връзки между елементарните химически познания, придобити от децата в класа, и свойствата на тези обекти, които са познати на учениците в ежедневието, но преди това са били възприемани само на ежедневно ниво. Въз основа на химически концепции, учениците са поканени да разгледат скъпоценни и довършителни камъни, стъкло, фаянс, порцелан, бои, храни и съвременни материали. Програмата разшири кръга от обекти, които се описват и обсъждат само на качествено ниво, без да се прибягва до тромави химични уравнения и сложни формули. Обърнахме голямо внимание на стила на представяне, който ни позволява да въвеждаме и обсъждаме химически понятия и термини в жива и визуална форма. В тази връзка непрекъснато се подчертават интердисциплинарните връзки на химията с други науки, не само природни, но и хуманитарни.
Новата програма е внедрена в комплект учебници за 8-9 клас, единият от които вече е отпечатан, а другият се пише. При създаването на учебници взехме предвид променящата се социална роля на химията и обществения интерес към нея, което се дължи на два основни взаимосвързани фактора. Първият е "хемофобия", т.е. негативното отношение на обществото към химията и нейните проявления. В тази връзка е важно да се обяснява на всички нива, че лошото не е в химията, а в хората, които не разбират законите на природата или имат морални проблеми.
Химията е много мощен инструмент в ръцете на човека; нейните закони не съдържат понятия за добро и зло. Използвайки същите закони, можете да създадете нова технология за синтез на лекарства или отрови, или можете да излезете с ново лекарство или нов строителен материал.
Друг социален фактор е прогресивният химическа неграмотностобщество на всички нива – от политици и журналисти до домакини. Повечето хора нямат абсолютно никаква представа от какво се състои светът около тях, не познават елементарните свойства дори на най-простите вещества и не могат да различат азот от амоняк или етилов алкохол от метилов алкохол. Именно в тази област един компетентен учебник по химия, написан на прост и разбираем език, може да играе голяма образователна роля.
Когато създавахме учебници, изхождахме от следните постулати.

Основните цели на училищния курс по химия

1. Формиране на научна картина на околния свят и развитие на естествен научен мироглед. Представяне на химията като централна наука, насочена към решаване на наболели проблеми на човечеството.
2. Развитие на химическото мислене, способността да се анализират явленията на заобикалящия свят в химически термини, способността да се говори (и мисли) на химически език.
3. Популяризиране на химическите знания и въвеждане на идеи за ролята на химията в ежедневието и нейното приложно значение в живота на обществото. Развитие на екологично мислене и запознаване със съвременните химични технологии.
4. Формиране на практически умения за безопасно боравене с вещества в бита.
5. Събуждане на силен интерес сред учениците към изучаването на химия, както като част от училищната програма, така и допълнително.

Основни идеи на училищен курс по химия

1. Химията е централната наука за природата, тясно взаимодействаща с други природни науки. Приложните възможности на химията са от фундаментално значение за живота на обществото.
2. Светът около нас се състои от вещества, които се характеризират с определена структура и са способни на взаимни трансформации. Съществува връзка между структурата и свойствата на веществата. Задачата на химията е да създава вещества с полезни свойства.
3. Светът около нас непрекъснато се променя. Свойствата му се определят от химичните реакции, протичащи в него. За да контролирате тези реакции, е необходимо да имате дълбоко разбиране на законите на химията.
4. Химията е мощен инструмент за трансформиране на природата и обществото. Безопасното използване на химията е възможно само във високо развито общество със стабилни морални категории.

Методически принципи и стил на учебниците

1. Последователността на представяне на материала е насочена към изучаване на химичните свойства на околния свят с постепенно и деликатно (т.е. ненатрапчиво) запознаване с теоретичните основи на съвременната химия. Редуват се описателни части с теоретични. Материалът е равномерно разпределен през целия период на обучение.
2. Вътрешна изолация, самодостатъчност и логическа валидност на изложението. Всеки материал се представя в контекста на общи проблеми в развитието на науката и обществото.
3. Постоянно демонстриране на връзката на химията с живота, чести напомняния за приложното значение на химията, научно-популярен анализ на вещества и материали, които учениците срещат в ежедневието.
4. Високо научно ниво и строгост на изложението. Химичните свойства на веществата и химичните реакции се описват така, както протичат в действителност. Химията в учебниците е истинска, а не „хартиена“.
5. Приятелски, лесен и безпристрастен стил на представяне. Прост, достъпен и компетентен руски език. Използване на „истории“ – кратки, забавни истории, които свързват химическите знания с ежедневния живот – за улесняване на разбирането. Широко използване на илюстрации, които съставляват около 15% от обема на учебниците.
6. Двустепенна структура на представяне на материала. „Едър шрифт“ е основно ниво, „дребен шрифт“ е за по-задълбочено обучение.
7. Широко разпространено използване на прости и визуални демонстрационни експерименти, лабораторни и практически работи за изучаване на експерименталните аспекти на химията и развиване на практически умения на учениците.
8. Използване на въпроси и задачи от две нива на сложност за по-задълбочено усвояване и затвърждаване на материала.

Възнамеряваме да включим в комплекта учебни помагала:

• учебници по химия за 8–11 клас;
• насоки за учители, тематично планиране на уроци;
• дидактически материали;
• книга за четене от учениците;
• Справочни таблици по химия;
• компютърна поддръжка под формата на CD, съдържащи: а) електронен вариант на учебника; б) справочни материали; в) демонстрационни опити; г) илюстративен материал; д) анимационни модели; е) програми за решаване на изчислителни задачи; ж) дидактически материали.

Надяваме се, че новите учебници ще позволят на много ученици да хвърлят нов поглед върху нашия предмет и ще им покажат, че химията е увлекателна и много полезна наука.
В допълнение към учебниците, олимпиадите по химия играят важна роля за развитието на интереса на учениците към химията.

Съвременна система от химически олимпиади

Системата от олимпиади по химия е една от малкото образователни структури, оцелели след разпада на държавата. Всесъюзната олимпиада по химия се трансформира във Всеруска олимпиада, запазвайки основните си характеристики. В момента тази олимпиада се провежда на пет етапа: училищен, областен, регионален, федерален окръг и финал. Победителите във финалния етап представят Русия на Международната олимпиада по химия. Най-важните от гледна точка на образованието са най-разпространените етапи - училище и район, за които отговарят училищните учители и методическите асоциации на градовете и регионите на Русия. Като цяло Министерството на образованието отговаря за цялата олимпиада.
Интересното е, че бившата Всесъюзна олимпиада по химия също е запазена, но в ново качество. Всяка година Химическият факултет на Московския държавен университет организира международен Менделеевска олимпиада, в който участват победители и призьори на химически олимпиади от ОНД и балтийските страни. Миналата година тази олимпиада се проведе с голям успех в Алмати, тази година в град Пущино, Московска област. Менделеевата олимпиада позволява на талантливи деца от бившите републики на Съветския съюз да влизат без изпити в Московския държавен университет и други престижни университети. Общуването между учителите по химия по време на олимпиадата също е изключително ценно, тъй като допринася за запазването на единното химическо пространство на територията на бившия съюз.
През последните пет години броят на предметните олимпиади рязко се увеличи поради факта, че много университети, в търсене на нови форми за привличане на кандидати, започнаха да провеждат свои собствени олимпиади и да зачитат резултатите от тези олимпиади като приемни изпити. Един от пионерите на това движение беше Химическият факултет на Московския държавен университет, който ежегодно провежда задочна и вътрешна олимпиадапо химия, физика и математика. Тази олимпиада, която нарекохме „Абитуриент на MSU“, тази година вече е на 10 години. Той осигурява равен достъп на всички групи ученици до обучение в Московския държавен университет. Олимпиадата се провежда на два етапа: задочен и пълен работен ден. първо - кореспонденция– етапът е с опознавателен характер. Публикуваме задачи във всички специализирани вестници и списания и ги разпространяваме в училищата. За решение са дадени почти шест месеца. Каним тези, които са изпълнили поне половината от задачите второсцена - пълен работен дентурне, което се провежда на 20 май. Писмените задачи по математика и химия ни позволяват да определим победителите в олимпиадата, които получават предимства при постъпване в нашия факултет.
Географията на тази олимпиада е необичайно широка. Всяка година в него участват представители на всички региони на Русия - от Калининград до Владивосток, както и няколко десетки „чужденци“ от страните от ОНД. Развитието на тази олимпиада доведе до факта, че почти всички талантливи деца от провинцията идват да учат при нас: повече от 60% от студентите в Химическия факултет на Московския държавен университет са от други градове.
В същото време университетските олимпиади са под постоянен натиск от страна на Министерството на образованието, което прокарва идеологията на Единния държавен изпит и се стреми да лиши университетите от независимост при определяне на формите за прием на кандидати. И тук, колкото и да е странно, Всеруската олимпиада идва на помощ на министерството. Идеята на министерството е само участниците в онези олимпиади, които са организационно интегрирани в структурата на Всеруската олимпиада, да имат предимства при постъпване в университети. Всеки университет може самостоятелно да провежда всяка олимпиада без никаква връзка с Общоруската олимпиада, но резултатите от такава олимпиада няма да се зачитат за прием в този университет.
Ако подобна идея бъде формализирана в закон, това ще нанесе доста силен удар върху системата за прием и най-вече върху гимназистите, които ще загубят много стимули да се запишат в избрания от тях университет.
Тази година обаче приемът в университетите ще бъде по същите правила и във връзка с това искаме да говорим за приемния изпит по химия в Московския държавен университет.

Приемни изпити по химия в Московския държавен университет

Приемният изпит по химия в Московския държавен университет се полага в шест факултета: химия, биология, медицина, почвознание, Факултет по материалознание и новия Факултет по биоинженерство и биоинформатика. Изпитът е писмен и е с продължителност 4 часа. През това време учениците трябва да решат 10 задачи с различни нива на сложност: от тривиални, т.е. „утешителни“, до доста сложни, които позволяват диференциране на оценките.
Нито една от задачите не изисква специални познания извън изучаваните в специализираните училища по химия. Въпреки това повечето проблеми са структурирани по такъв начин, че тяхното решение изисква мислене, основано не на запаметяване, а на познаване на теорията. Като пример бихме искали да дадем няколко такива задачи от различни клонове на химията.

Теоретична химия

Проблем 1(Катедра по биология). Константата на скоростта на реакцията на изомеризация A B е равна на 20 s–1, а константата на скоростта на обратната реакция B A е равна на 12 s–1. Изчислете състава на равновесната смес (в грамове), получена от 10 g вещество А.

Решение
Нека се превърне в B х g вещество А, тогава равновесната смес съдържа (10 – х) g A и х g B. При равновесие скоростта на правата реакция е равна на скоростта на обратната реакция:

20 (10 – х) = 12х,

където х = 6,25.
Състав на равновесната смес: 3,75 g А, 6,25 g Б.
Отговор. 3,75 g A, 6,25 g B.

Неорганична химия

Проблем 2(Катедра по биология). Какъв обем въглероден диоксид (NO) трябва да премине през 200 g 0,74% разтвор на калциев хидроксид, така че масата на образуваната утайка да е 1,5 g, а разтворът над утайката да не оцветява с фенолфталеин?

Решение
Когато въглеродният диоксид преминава през разтвор на калциев хидроксид, първо се образува утайка от калциев карбонат:

който след това може да се разтвори в излишък от CO2:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

Зависимостта на масата на утайката от количеството CO 2 вещество има следната форма:

Ако има липса на CO 2, разтворът над утайката ще съдържа Ca(OH) 2 и ще даде лилав цвят с фенолфталеин. Съгласно това условие няма оцветяване, следователно CO 2 е в излишък
в сравнение с Ca(OH) 2, т.е. първо целият Ca(OH) 2 се превръща в CaCO 3, а след това CaCO 3 се разтваря частично в CO 2.

(Ca(OH) 2) = 200 0,0074/74 = 0,02 mol, (CaCO 3) = 1,5/100 = 0,015 mol.

За да може целият Ca(OH) 2 да премине в CaCO 3, 0,02 mol CO 2 трябва да преминат през първоначалния разтвор и след това трябва да преминат още 0,005 mol CO 2, така че 0,005 mol CaCO 3 да се разтвори и Остават 0,015 mol.

V(CO 2) = (0,02 + 0,005) 22,4 = 0,56 l.

Отговор. 0,56 l CO 2 .

Органична химия

Проблем 3(химически факултет). Ароматен въглеводород с един бензенов пръстен съдържа 90,91% въглерод по маса. При окисляване на 2,64 g от този въглеводород с подкислен разтвор на калиев перманганат се отделят 962 ml газ (при 20 °C и нормално налягане) и при нитриране се образува смес, съдържаща две мононитро производни. Установете възможната структура на изходния въглеводород и напишете схемите за посочените реакции. Колко мононитро производни се образуват по време на нитриране на продукт от окисление на въглеводород?

Решение

1) Определете молекулната формула на желания въглеводород:

(С):(Н) = (90,91/12):(9,09/1) = 10:12.

Следователно въглеводородът е C 10 H 12 ( М= 132 g/mol) с една двойна връзка в страничната верига.
2) Намерете състава на страничните вериги:

(C 10 H 12) = 2,64/132 = 0,02 mol,

(CO 2 ) = 101,3 0,962/(8,31 293) = 0,04 mol.

Това означава, че два въглеродни атома напускат молекулата C 10 H 12 по време на окисление с калиев перманганат, следователно имаше два заместителя: CH 3 и C (CH 3) = CH 2 или CH = CH 2 и C 2 H 5.
3) Нека определим относителната ориентация на страничните вериги: при нитриране само пара-изомерът дава две мононитро производни:

Когато продуктът на пълното окисление, терефталовата киселина, се нитрира, се образува само едно мононитро производно.

Биохимия

Проблем 4(Катедра по биология). При пълна хидролиза на 49,50 g олигозахарид се образува само един продукт - глюкоза, при чиято алкохолна ферментация се получават 22,08 g етанол. Установете броя на глюкозните остатъци в молекулата на олигозахарида и изчислете масата на водата, необходима за хидролиза, ако добивът на реакцията на ферментация е 80%.

Н/( н – 1) = 0,30/0,25.

Където н = 6.
Отговор. н = 6; м(З 2 O) = 4,50 g.

Проблем 5(Факултет по медицина). При пълна хидролиза на пентапептида Met-enkephalin се получават следните аминокиселини: глицин (Gly) – H 2 NCH 2 COOH, фенилаланин (Phe) – H 2 NCH (CH 2 C 6 H 5) COOH, тирозин (Tyr) – H 2 NCH( CH 2 C 6 H 4 OH)COOH, метионин (Met) – H 2 NCH(CH 2 CH 2 SCH 3) COOH. От продуктите на частична хидролиза на същия пептид са изолирани вещества с молекулни маси 295, 279 и 296. Установете две възможни последователности от аминокиселини в този пептид (съкратено) и изчислете неговата моларна маса.

Решение
Въз основа на моларните маси на пептидите, техният състав може да се определи с помощта на уравненията за хидролиза:

дипептид + H 2 O = аминокиселина I + аминокиселина II,
трипептид + 2H 2 O = аминокиселина I + аминокиселина II + аминокиселина III.
Молекулни маси на аминокиселини:

Gly – 75, Phe – 165, Tyr – 181, Met – 149.

295 + 2 18 = 75 + 75 + 181,
трипептид – Gly–Gly–Tyr;

279 + 2 18 = 75 + 75 + 165,
трипептид – Gly–Gly–Phe;

296 + 18 = 165 + 149,
дипептид – Phe–Met.

Тези пептиди могат да бъдат комбинирани в пентапептид, както следва:

М= 296 + 295 – 18 = 573 g/mol.

Възможна е и точно обратната последователност от аминокиселини:

Tyr–Gly–Gly–Phe–Met.

Отговор.
Met–Phe–Gly–Gly–Tyr,
Tyr–Gly–Gly–Phe–Met; М= 573 g/mol.

Конкуренцията за Химическия факултет на Московския държавен университет и други химически университети остава стабилна през последните години, а нивото на обучение на кандидатите нараства. Следователно, за да обобщим, ние твърдим, че въпреки трудните външни и вътрешни обстоятелства, химическото образование в Русия има добри перспективи. Основното, което ни убеждава в това, е неизчерпаемият поток от млади таланти, запалени по любимата ни наука, стремящи се да получат добро образование и да бъдат в полза на страната.

В.В.ЕРЕМИН,
Доцент, Химически факултет, Московски държавен университет,
Н.Е.КУЗМЕНКО,
Професор, Химически факултет, Московски държавен университет
(Москва)