УЧЕБНИКИ ПО ХИМИИ ДЛЯ
ПРОФИЛЬНЫХ КЛАССОВ:

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

О.С.ЗАЙЦЕВ,
д. п. н., профессор
(химический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова)

О профильном образовании в настоящее время много говорится среди учителей, методистов и работников министерства, но до сих пор нет четкого определения профильного образования и понимания этого направления образования.

Что означает само слово «профиль»? Имеются различные определения этого понятия. По-видимому, наиболее приемлемое для образования следующее: «Профиль – объем знаний и навыков, необходимых для какой-либо профессии». Однако сразу же возникает вопрос: разве обычный курс химии не предназначен для будущей профессии химика и для многих других профессий? Ведь современный школьный курс химии достаточно универсален.

Разумеется, профильное содержание химии имеет много преимуществ. Однако, как только мы начинаем перечислять преимущества и недостатки профильного образования, каждое новое предложение вызывает другое предложение, начинающееся со слова «но».

Конечно, школа должна выявлять и развивать личные способности учеников, и с этой точки зрения профильное обучение будет способствовать решению этой задачи. Методисты выделяют из множества различных профилей три профиля обучения химии: естественно-научный, физико-математический и гуманитарный.

Учебное содержание химии для естественно-научных специальностей более-менее понятно: оно примерно отвечает содержанию используемых в школе учебников и вполне подходит для других профилей.

Пусть будет создан учебник, действительно отражающий то содержание, которое автор предполагает нужным для естественно-научного профиля. Что будет дано в этом учебнике? Возможно, будет больше внимания уделено парниковому эффекту, озоновым дырам, кислотным дождям, глобальным буферным системам, фотосинтезу, биохимическим процессам в живых организмах и т.п. Но почему эти вопросы не должны быть важными и интересными для других специальностей бывших школьников?

Конечно, для физико-математического профиля можно создать учебник, в котором школьник ознакомится с началами математического описания сложнейших природных и химических процессов, тем более что глобальные процессы на Земле имеют выраженное химическое содержание. Но нужно ли это? Не лучше ли с подобным математическим аппаратом знакомиться в высшей школе при изучении специальных предметов?

Другая проблема: кто будет автором такого учебника? Математик мало знаком с химией, химик далек от математики. Соавторство математика и химика едва ли будет успешным – слишком велики различия в математическом и химическом мышлении будущих авторов.

Создание учебника по химии для гуманитарного профиля чревато еще большими трудностями. Как отобрать содержание такого учебника? Химик не может это сделать, т.к. гуманитарный компонент его знаний невелик, а гуманитарий написать такой учебник тем более не сможет – его знания химии крайне ограничены.

Недавно были опубликованы учебники по химии для школ и классов гуманитарного профиля 10-го и 11-го классов. Это первые, как сообщается на титульном листе, профильные учебники. Поэтому можно остановиться на некоторых недостатках этих и даже, возможно, будущих профильных учебников по химии.

Создание профильных учебников, рассчитанных на изучение предмета при нагрузке 1 ч в неделю, сопряжено с огромными трудностями. В первую очередь это требует особой требовательности к отбору материала. Выбор учебной информации должен быть крайне строг и обоснован. Содержание изданных учебников гуманитарного профиля основано на содержании учебников для 8–9-го классов.

Авторы учебников гуманитарного профиля практически отказались от теоретического материала и ввели в них обилие фактологического материала, часто не обращая внимание на то, нужен ли он гуманитарию или нет. Учебники построены на рассказах по темам «Химия и экология», «Химия и энергетика», «Металлы», «Химия в быту и медицине», «Химия и питание», «Полимеры» и т.п. Химия как наука в учебниках не представлена.

Учебники для средней школы не могут быть построены по выбранному авторами приему рассказов, как бы это ни показалось привлекательным для рецензентов и министерских работников. В таких учебниках нет даже кратких сведений о важнейших теоретических областях химии: направлении химических реакций и скорости реакций. Будущим студентам гуманитарного профиля нужно знать, проходит реакция или нет, понятие энтропии столь же важно, как понятие эволюции. Строение вещества и учение о периодичности также обсуждаются фрагментарно и на уровне изучения химии по предыдущим учебникам.

Отсутствие теоретического материала приводит к бессистемности изложения. Фактологический материал плохо усваивается, особенно если он не структурирован и не объединен с теоретическим содержанием. Приводимые авторами факты в большинстве случаев не сопровождаются даже примитивным химическим объяснением. Использованный авторами фактологический материал не будет осмыслен и не запомнится школьником.

Много неточностей и даже ошибок в химическом содержании этих учебников, много того, что едва ли нужно будущему гуманитарию. Кроме того, в некоторых случаях приводимые факты оказываются даже ошибочными.

Можно привести лишь несколько примеров.

Следует ли пользоваться понятием «тепловой эффект», не используемым в науке? Предположим, гуманитарию понадобится узнать, какова реакция – эндотермическая или экзотермическая (также уходящие в прошлое понятия!). Он, открыв справочник, не найдет нужной информации, т. к. не знает, что такое изменение энтальпии. В учебнике встречается бытовое понятие «тепло». Но что такое тепло?

Авторы говорят об электрохимическом ряде напряжений металлов, давно ушедшем из химической науки понятии. О каких напряжениях идет речь? Что такое электрохимический ряд? Если уж гуманитарию понадобится когда-либо узнать, как металлы или другие простые вещества ведут себя по отношению друг к другу, следует обратиться к стандартным электродным потенциалам, но будущий специалист об этом знать не будет.

Нужно ли будущему гуманитарию понятие «электроотрицательность», уходящее из химической науки и часто не объясняющее многие реальные химические объекты и явления? Даже химик это понятие не использует в серьезных научных исследованиях. То же самое касается «степени окисления» – методического понятия, введенного вместо понятия «валентность» и в науке не используемого.

Гидролиз, как утверждается в учебниках, – обменная реакция. Но о каком гидролизе говорится? Если обсуждается среда водного раствора соли, то гидролизуется ион, а не соль, и найти в этой реакции признаки обмена весьма проблематично. Эта реакция может быть обменной, если проходит в газовой фазе при высоких температурах.

Зачем гуманитарию знать о реакции натрия, оксида натрия или сульфида алюминия с водой? Зачем приводятся уравнения реакций меди с кислотами? Тем более что в реакциях образуется смесь различных газов, а в растворе комплексные ионы. Зачем это нужно гуманитарию (и даже химику)? Зачем гуманитариям нужно пусть даже упоминание о бромиде алюминия или дибромиде свинца? Фосфаты запрещено использовать в моющих средствах, но почему? «Жавелевая вода»? Хоть раз в современной жизни имели ли авторы с ней дело? Где ее купить и как ее использовать?

С ртутью мы встречаемся все реже даже в научных исследованиях. Может быть, гуманитарий когда-нибудь разобьет ртутный термометр. Капельки ртути авторы советуют удалять порошкообразной серой, но эта процедура неэффективна и часто безрезультатна. Не лучше было бы рассказать о симптомах и последствиях отравления ртутью и о том, как более эффективно ее удалить из щелей пола?

Зачем «определяется» число молекул какого-либо вещества (неона)? Что такое минералогическая формула? Неужели альтернативное топливо будут получать по реакции цинка с кислотой или кальция с водой? А понимает ли школьник слово «альтернативное»? Зачем упоминать ДНК, РНК или АТФ, не обсуждая их функции и хотя бы состав? Зачем говорить о ДДТ, если он не используется?

В учебнике школьник читает: «В последние годы все больше используют другие консерванты, в частности нитрит натрия». Эта фраза может быть воспринята не так, как хотели бы авторы. Сейчас, наоборот, ищутся (часто безуспешно) другие – менее опасные для здоровья консерванты. Авторы не говорят, сколько следует взять нитрита на 1 кг мяса. Последствия такой фразы в учебнике могут быть весьма плохими. Представьте себе, что человек возьмет нитрит натрия (или нитрат натрия), посыпет им свежий огурец или мясо для сохранения. Некоторые люди очень чувствительны к нитрит-ионам (и нитрат-ионам) и от щепотки такого вещества могут умереть быстро или в продолжительных мучениях. Хотя, если проглотить 100 г поваренной соли, мучительная смерть наступает очень скоро.

Будущим художникам, наверное, полезно знать такие слова, как «охра», «сиена», «умбра», «сепия», «кадмий лимонный», «кадмий оранжевый», «кадмий желтый», «пигменты», но без химического объяснения состава и свойств этих веществ они совершенно не нужны в учебнике химии. Неужели современный школьник знает, что такое сусальное, червонное, самоварное золото и каковы их свойства? Как быть учителю, если разыскать смысл многих этих слов невозможно даже в энциклопедии? Изготавливают ли сейчас зеркала с серебряными покрытиями? Где сегодня разыскать карбид кальция? Где взять оксид серебра?

Многие рисунки очень трудны для понимания и иногда примитивны. Они часто не объясняются и даже противоречат тексту. Едва ли они будут понятны гуманитариям и принесут какую-либо пользу при изучении химии.

Можно примерно в том же духе остановиться на лабораторном практикуме. Многие задания практикума при 1 ч в неделю выполнить невозможно. Трудно понять, какое отношение могут иметь предлагаемые опыты к гуманитарному профилю обучения. Авторы советуют пользоваться асбестовыми сетками, но забыли, что асбест – один из канцерогенов. Также школьник держит в руке ртутный термометр, а если он его разобьет, что тогда делать учителю?

Школьникам нельзя давать концентрированные растворы серной, азотной и даже уксусной кислот и гидроксида натрия. За последствия будет отвечать учитель! Не советовал бы школьникам иметь дело с бромной водой и проводить опыты с металлическим натрием. Кипячение жидкости в пробирке – опасный опыт! Кипящее содержимое пробирки в любой момент может выброситься на соседа. Можно ли нагревать сосуд со спиртом открытым пламенем? Как отфильтровать 2–3 мл раствора? Весь раствор впитается в фильтровальную бумагу! Как школьники могут проводить опыты под тягой? В школьном кабинете химии тяга настолько мала, что рядом с ней может стоять не более трех человек.

Мы так долго обсуждали учебники для гуманитарного профиля обучения, потому что это первые из созданных профильных учебников. Они почти недоступны широкому кругу школьных учителей, поэтому не получили откликов в методических журналах. То, что написано выше, – это не рецензия на учебники, а попытка показать, с какими трудностями сталкивается автор при создании профильного учебника и насколько строго должно быть отобрано содержание такого учебника.

В 2006 г. был опубликован наш учебник «Неорганическая химия» для 10–11-х классов с углубленным изучением химии и с изучением предмета на профильном уровне (512 с.). Этот учебник предназначен для будущих химиков и будущих ученых естественно-научных областей. Автору трудно говорить о преимуществах или недостатках своего учебника, но он может сказать, какие методические идеи заложены в нем.

Прежде всего любой учебник по фундаментальной науке должен показывать систему этой науки и быть построен в соответствии с ее структурой. (Разумеется, это возможно при условии доступности учебного материала школьникам.) Что же значит «показать систему химии»? Это значит использовать в учебнике основные теоретические положения современной химии, объединенные тремя учениями химии: о направлении химических процессов (химическая термодинамика), о скорости химических процессов (химическая кинетика) и о строении вещества. К этим учениям с методической точки зрения мы добавляем учение о периодичности Д.И.Менделеева.

Химия в настоящее время занимается не изучением веществ, а химическими реакциями с участием веществ. Поэтому курс неорганической химии построен на основе теоретических положений химии с вводимыми в них сведениями о свойствах веществ. В учебнике более широко освещены представления об энтальпии, энтропии и изобарном потенциале как критериях возможности прохождения реакции. В нем рассказывается намного больше, чем в обычных учебниках, о скорости химических реакций: о порядке и молекульности реакций, об энергии активации и уравнении Аррениуса, об основах важнейшей области химии – механизмах реакции, т.е. говорится о последовательных, параллельных, последовательно-параллельных и каталитических реакциях.

В профильном курсе химии обязательно должен быть материал по новым направлениям науки, который не входит в утвержденные учебные программы. В этом учебнике есть глава об открытых системах. Можно удивляться, почему эта область науки не входит в содержание современных учебников, несмотря на то, что Земля, природа, живые организмы – все во Вселенной – открытые системы. Любая эволюция – химическая, биологическая или социальная – возможна только в открытых системах. Многие устаревшие научные понятия в учебнике не используются (об этом шла речь при обсуждении учебников гуманитарного профиля).

Целью изучения химии, особенно в углубленном и профильном химическом курсе, должно стать формирование элементов творческого мышления учеников. Кроме отобранного для этого содержания, учебник должен обеспечить проведение деятельностного подхода в обучении. Деятельностный подход утверждает, что усвоение знания наиболее эффективно проходит при собственной деятельности учеников с полученными от учителя и из учебника знаниями. Кроме этого, деятельностный подход предполагает постановку перед учащимися различных по сложности и трудности химических проблем и их решение с помощью преподавателя или самостоятельно.

Формирование творческого мышления наиболее действенно совершается благодаря научной устной и письменной речи школьников. Знание, предназначенное для усвоения, должно обязательно проговариваться или прописываться. Для этого в учебнике также имеется достаточно много заданий, позволяющих организовать обсуждения химических явлений или дискуссии. Устная речь развивается в условиях общения школьников с учителем или же между собой. В учебнике также предусмотрены задания для осуществления этого типа познавательной деятельности.

Любой учебник должен быть достаточно трудным, но доступным для большинства учеников. Легкое обучение противоречит жизненным установкам современного общества. Это должно находить отражение в углубленном курсе или профильном курсе по изучаемой науке.

Профильные курсы создают для их авторов много различных научных и методических проблем и вопросов. Сразу же возникает вопрос: сколько же профильных курсов может быть? Конечно, по химии кроме обычного курса могут быть профильные курсы для будущих специалистов в естественно-научном и гуманитарном направлениях. А для кого тогда будет предназначен обычный курс химии? Не потребуется ли создавать курсы химии для медиков, геологов, строителей? Если они будут созданы, то появятся запросы на курсы химии для сельскохозяйственных работников, железнодорожников, самолетостроителей, горных инженеров, ветеринаров, журналистов, художников.

Следует считать правильным и своевременным введение в содержание обучения регионального компонента. Но не потребует ли это создания профильных учебников, учитывающих региональное положение школы?

Легко перечислить множество возможных профильных направлений обучения. Как быть в этом случае? Ответ может быть один – нужно создать единый универсальный для многих научных профилей учебник большого объема (до 50 п. л.). Заниматься по этому учебнику будут школьники, выбирающие тот или иной профиль в соответствии с утвержденными профильными программами, и будут выбирать тот материал, который им интересен и важен для будущей специальности. Такой учебник будет очень полезен всем школьникам – просматривая дополнительный материал другого профиля, школьник может изменить свое пристрастие к выбранному ранее профилю и заменит его другим.

Но есть определенная трудность в таком проекте. Если школьники будут заниматься по разным программам, но по одному учебнику, тогда в классе, если класс один в данной школе, будут одновременно заниматься ученики с разным уровнем знаний по разным профилям. Какова же будет жизнь учителя хотя бы при проведении урока и при выставлении оценок?

Другая трудность профильного обучения состоит в том, как будут сдаваться вступительные экзамены в вуз. Интересы молодежи меняются довольно часто и иногда почти в противоположном направлении. Предположим, что школьник занимался в 10-м и 11-м классах по гуманитарному профилю и вдруг решил поступить в химический или естественно-научный вуз. Как он сдаст вступительный экзамен по химии?

В связи с введением профильного обучения не превратится ли учебный предмет «химия» в какие-то разрозненные учебные области химии со своими многочисленными учебниками, которые не будут востребованы школой? Кто будет авторами этих учебников? В погоне за высокими гонорарами ими могут стать случайные люди, слабо владеющие химией и педагогикой. Где и кто будет готовить профильных учителей? Поэтому, как говорилось выше, не лучше ли иметь один глубокий в научном отношении курс химии, пригодный химикам, гуманитариям, естествоиспытателям, домашним хозяйкам?

Мы обсудили трудности и преимущества профильного обучения химии, поставили много вопросов по профильному обучению и на некоторые из них не нашли ответов. Несмотря на множественные недостатки профильного обучения, оно перспективно при условии, что не будут совершены ошибки, имеющие образовательный характер.