Образование

Чему учить на уроках химии?
Эрлих Г.
(«ХиЖ», 2011, №6)

«Терпеть не могу химию

Химическое образование, как и образование в целом, у нас пребывает в очевидном кризисе. Отчасти его проблемы вызваны непрерывными, непродуманными реформами. Внешне они выглядят как попытки пересадить на российскую почву западную систему и стандарты, а по сути представляют собой целенаправленное движение в сторону всеобщего платного образования, превращения его в платную услугу (с этой точки зрения проводимые реформы выглядят очень даже продуманными).

Другой корень проблем имеет не чисто российское, а глобальное происхождение. Это — всеобщее падение интереса молодежи к естественным (техническим) дисциплинам. Поразительно, но наиболее сильно эта тенденция выражена в высокотехнологических странах, таких, как США и Япония. Современная американская молодежь отдает предпочтение гуманитарной сфере, а опустевшую нишу в исследовательских подразделениях и на производстве заполняют выходцы из Китая, Индии, стран бывшего СССР. Более всего мотивированы к получению естественнонаучного образования школьники из африканских стран. Россия занимает промежуточное положение в точном соответствии с уровнем технологического развития, и все же падение интереса к естественным дисциплинам налицо, что не может не внушать беспокойства.

Со всей очевидностью эта проблема высветилась во время недавнего широкого обсуждения очередной грядущей реформы нашего школьного образования, переводящей естественные науки в разряд необязательных для изучения предметов, предметов «по выбору». Справедливости ради заметим, что отношение общественности к этой реформе в целом отрицательное — согласно опросу, проведенному ВЦИОМом 19—20 февраля 2011 года, 61% опрошенных высказались за сохранение действующей сегодня системы, когда все старшеклассники на базовом уровне осваивают основные 20 предметов. Показательно, что против реформы высказались в основном 25—44-летние (57%) россияне, наиболее активная часть населения, и жители средних городов (61%), оплот здравого смысла. (Не будем питать иллюзий. Общественное мнение в нашей стране интересует только общественность. Власти же с упорством, достойным лучшего применения, доведут объявленную реформу до конца, чего бы им это ни стоило и к каким бы очевидным отрицательным последствиям в будущем это ни привело.)

В то же время почти четверть опрошенных идею реформы поддержала, а в ходе обсуждения в Интернете в адрес химии было сказано много нелицеприятных слов, вплоть до нецензурных. Лейтмотив этих высказываний: зачем я четыре года учил в школе химию, если она мне ни разу в жизни не понадобилась? Следует честно признать, что приведенное высказывание служит крайним выражением отрицательного отношения к химии значительной части общества. К химии как к части нашей жизни, к химии как науке и к химии как школьному предмету.

И в этом заключается еще одна, возможно основная, проблема современного химического образования. Оно вполне удовлетворительно справляется с работой с «одаренными» детьми, а вот успехи в подготовке будущих кадров для науки и производства гораздо скромнее: средний уровень знаний абитуриентов, поступающих в институты химического профиля, неуклонно понижается. Все прочие школьники, подавляющее большинство, приобретают если не отвращение, то стойкий иммунитет против химии, который сохраняется в их взрослой жизни.

У этого прискорбного явления множество причин. Часть из них находится за рамками школы — в обществе, государстве, властных структурах и соответственно могут быть решены только на этом уровне. Речь идет, например, об обязательном возврате в школы лабораторных работ, которые еще в начале 90-х годов были исключены де-факто по экономическим причинам. Без практической работы с веществом пробудить интерес к химии невозможно. Научить же чему-либо школьника, безразличного к твоему предмету, мягко говоря, трудно, а без побудительного стимула в виде выпускного и вступительного экзаменов так и вовсе невозможно. Следующий узел проблем — хемофобия, активно насаждаемая и раздуваемая средствами массовой информации с их апокалипсическими сюжетами и катастрофическими репортажами. При отсутствии позитивной информации у обывателя складывается впечатление о безусловной вредности, опасности и ненужности химии.

Но часть вины, и значительная часть, лежит на собственно школьном образовании. Если судить по результату, то учат не тому и не так. Попробуем разобраться, в чем тут дело и что можно предпринять, чтобы выправить ситуацию. Проблема эта многогранна, поэтому сосредоточимся только на одном аспекте — содержании школьного учебника по химии, учебника для общеобразовательной, современной школы. Начнем же обсуждение с краеугольного вопроса.

Зачем нужна химия в школе?

Вопрос этот можно и нужно сформулировать более широко: какова цель образования вообще и химического образования в частности? Ответ на него далеко не однозначен. Более того, Н.Х.Розов и А.В.Боровских, чьи размышления были опубликованы в апрельском номере «Химии и жизни», полагают, что эта цель российским образованием утрачена, и объясняют этим хаотичность и непоследовательность проводимых реформ.

Действительно, вот далеко не полный перечень декларируемых целей образования, разнородность которого только подчеркивает царящий в этой области педагогики хаос: подготовка к будущей профессии, к общественно-полезному труду, к будущей деятельности в обществе, к взрослой самостоятельной жизни, гармоничное развитие личности и развитие умственных и творческих способностей.

Еще одна цель образования была продекларирована недавно, после известных событий на Манежной площади, в которых приняло участие множество старшеклассников. В школе-де учат не тому и слишком многому, надо сократить время изучения предметов, а основное внимание уделить патриотизму и нравственному воспитанию. Такое высказывание можно было бы воспринять как курьез (ну, перепутал человек образование с воспитанием, бывает), если бы оно не исходило из уст депутата Государственной думы.

Но будем надеяться, что этим высказыванием законодательная инициатива депутата ограничится, и рассмотрим приведенные выше, более внятные цели. Основная из них, на наш взгляд, это развитие умственных способностей — тренировка памяти, обучение логике, умению устанавливать причинно-следственные связи, построению моделей, развитие абстрактного и пространственного мышления и т. д., всему тому, что отличает человека от животного. Определяющую роль в этом становлении человека играют естественные науки с их объективными законами и количественным подходом. Химия с ее вариабельностью, множественностью путей направления химических реакций и разнообразием средств воздействия на систему занимает в ряду естественных наук особое, если не центральное место именно как инструмент развития умственных способностей. Да, может сложиться так, что человек в своей профессиональной деятельности никогда не столкнется с химическими проблемами, но мозги-то ему потребуются, а «ставят» их в школе, в частности, с помощью изучения химии. Так что сугубо утилитарный подход — понадобится/не понадобится — здесь не годится.

Заметим, что сегодняшняя ситуация с химией весьма напоминает ситуацию с иностранными языками в прошлом. Подавляющему большинству населения СССР иностранный язык был совершенно ни к чему, потому что за границу если и ездили, то преимущественно на танке, а литература на иностранных языках исчерпывалась научными журналами для узкого круга специалистов, более того, хорошее знание иностранного языка в известные годы оборачивалось статьей обвинения. Тем не менее даже в разгар борьбы с космополитизмом и низкопоклонством перед Западом иностранный язык в школе преподавали, причем в объеме, превышающем сегодняшний курс химии. Объяснение этого парадокса чрезвычайно простое: задолго до большевиков было доказано, что изучение иностранных языков способствует развитию интеллекта в целом и памяти в частности, так что советская педагогика, отдадим ей должное, учитывала предшествующий опыт и опиралась на него.

Но, повторимся, одних только иностранных языков и других гуманитарных дисциплин недостаточно для формирования интеллекта современного человека. Четкое понимание того, как одни явления с неизбежностью порождают другие, составление плана действий, моделирование ситуаций и поиск оптимальных решений, умение предвидеть последствия предпринимаемых действий — всему этому можно научиться только на базе естественных наук. Эти знания и умения необходимы всем, от домохозяйки до крупного государственного чиновника.

К чему приводит отсутствие этих знаний и умений, мы постоянно наблюдаем на примере действий наших властей, почти сплошь юристов, экономистов, государственных менеджеров. Как совместить призывы к инновациям в технологической сфере, углублению переработки сырья, внедрению энергосберегающих технологий и т. п. с курсом на тотальное сокращение естественнонаучных предметов в школе и технических специальностей в вузах? Непонятно.

Следующая важнейшая цель школьного образования, опять же на мой взгляд, это подготовка к будущей взрослой жизни. Молодой человек должен войти в нее во всеоружии знаний о мире. А он включает не только мир людей, но и мир вещей, и окружающую природу. Знания о материальном мире дают естественные науки. Усиливающийся крен в сторону гуманитарных дисциплин приводит к тому, что молодые люди перестают понимать материальный мир и, как следствие, начинают бояться его. Отсюда — побег от реальности в виртуальное пространство.

Явление это распространенное, но, к счастью, не повсеместное. Оно и не может быть повсеместным, потому что кто-то же должен производить еду, лекарства, одежду, машины, компьютеры и прочие гаджеты для обитателей виртуального пространства. Большая часть людей живет все же в материальном мире, постоянно контактирует с различными веществами и материалами и даже подвергает их, часто неосознанно, раз- личным химическим и физико-химическим превращениям.

Чтобы чувствовать себя в современном мире уверенно и безопасно, надо быть с веществом если не на «ты», то хотя бы шапочно знакомым. А эти знания человек получает в школе, на уроках химии. Он может забыть формулу серной кислоты, но обращаться с ней всю жизнь будет с осторожностью. Спросите у него, откуда он это знает, в ответ он пожмет плечами: знаю — и все тут. Точно так же он не закурит на бензоколонке, и вовсе не потому, что видел, как горит бензин. Просто в школе на уроке химии ему объяснили, что бензин имеет свойство испаряться, образовывать взрывоопасные смеси с воздухом и гореть. Химически безграмотный человек в нашем мире легко может попасть впросак, причинить вред не только себе, но и окружающим. С этого станется закурить на бензоколонке, не только от разгильдяйства, но и по безграмотности.

Еще одна характерная примета нашего времени - разгул разного рода мракобесия, веры в сверхъестественное, в астрологию, обилие магов, предсказателей, ворожей, «народных целителей» и т. п. Давно известно, что лучший способ борьбы с предрассудками — просвещение народа, в первую очередь естественнонаучное. С другой стороны, пренебрежение к изучению естественных наук с неизбежностью приводит к разгулу мракобесия, что мы наблюдаем воочию.

Эту проблему можно рассматривать и в более широком плане — как умение адекватно оценивать информацию, сыплющуюся на нас со всех сторон. Если безоговорочно верить всему, что преподносят нам СМИ, то жить становится страшно. Тут просто необходимо уметь отличать мнимые опасности от истинных, руководствоваться здравым смыслом, который есть не что иное, как понимание сути вещей. А это понимание дают только естественные науки, усвоенные хотя бы на уровне базовых принципов.

Возьмем, к примеру, рекламу — разного рода заманчивые предложения, сулящие решение всех ваших проблем без усилий с вашей стороны и со значительными скидками. Здесь тоже нужно обладать определенным запасом естественнонаучных знаний, чтобы не попасться на удочку мошенников и шарлатанов, тем более что они часто ссылаются на достижения современной науки и употребляют всякие звучные термины — «матрица воздействия», «волновой геном», «ДНК-код», «молекулярное распознавание», «биоэнергетические поля» и т. п.

Страшно не то, что человек при этом потеряет деньги (хотя это, конечно, тоже неприятно), но он может нанести непоправимый вред своему здоровью или здоровью своих близких.

Человеком, лишенным естественнонаучной базы образования, легче манипулировать как на бытовом, так и государственном уровне. Это в полной мере ощутили советские руководители — основная фронда в СССР исходила от представителей технической интеллигенции. Но КПСС была вынуждена плодить и размножать эту интеллигенцию, потому что без нее нельзя было добиться преимущества в военно-политическом противостоянии с Западом.

У сегодняшней российской власти иные приоритеты, и основная ставка во внутренней политике делается на манипулирование людьми. Может быть, именно в этом кроется одна из причин последовательного выдавливания естественных наук из школьного курса? Если это так, то власти рискуют угодить в яму, которую они сами роют. Толпу, послушно голосующую «за», более искусные манипуляторы могут заставить двинуться в противоположную сторону, что доказали, в частности, упомянутые выше события на Манежной площади в Москве. Так что если мы хотим, чтобы молодые люди вступали во взрослую жизнь без груза предрассудков (включая расовые и националистические), чтобы они могли адекватно оценивать пропаганду и делать осознанный выбор, чтобы они были свободнымилюдьми, без естественных наук нам не обойтись.

Если говорить о подготовке к будущей деятельности в обществе, то здесь на первый взгляд возможен утилитарный подход: понадобится/не понадобится. Собственно, именно его ис- пользуют апологеты грядущей реформы: если школьник хочет в будущем стать модельером, финансовым директором или президентом страны, то зачем ему тратить время на физику, химию, биологию? Предоставим ему право самому выбирать, какие предметы изучать и в каком объеме, в соответствии с его склонностями и способностями. Однако проблема в том, что школьники в 14 лет за редчайшим исключением сами не знают, чего они хотят, они подвержены влиянию друзей, СМИ, кумиров и семьи. В прежние времена выбор будущей профессии делали в выпускном классе (или после службы в армии). Сегодня момент истины отодвинулся еще на несколько лет, и многие начинают всерьез задумываться о том, где работать и чем заниматься, только после получения диплома о высшем образовании в вузе (который они выбрали в свое время под давлением семьи, друзей или в результате поиска самого легкого варианта). Вот тогда-то они и делают выбор в соответствии со своими склонностями и способностями. Это одна из причин того, что значительная доля выпускников даже престижных вузов, получивших востребованные профессии, не идут работать по специальности.

Но все ли пути им открыты? Это зависит от того, какое образование они получили. «Естественник» может стать кем угодно. Мы наблюдали это воочию во время постперестроечного экономического коллапса, когда научные сотрудники, инженеры и преподаватели технических вузов остались без работы и переквалифицировались в предпринимателей, биржевых брокеров, губернаторов, риелторов, бухгалтеров, журналистов и работников автосервиса. Многие из них достигали успеха во вновь обретенной профессии; достаточно сказать, что большая часть российских олигархов имеет естественнонаучное или техническое образование. Все, кто знаком с русской литературой, знают, что из врача может получиться хороший писатель. А вот обратный переход невозможен. Гуманитарий не может превратиться в инженера или исследователя-экспериментатора, филолог если и станет медиком, то только шарлатаном.

Позволить себе кардинально сменить деятельность и добиться при этом успеха могут лишь люди с особым складом мышления, сформированным естественнонаучным образованием, основы которого закладываются в школе. Предоставляя школьнику право «освободиться» от естественных наук, сделав «демократический» выбор, идеологи реформы в реальности ограничивают возможности выбора будущей сферы деятельности. Это ущербный путь как с точки зрения обеспечения прав и свобод личности, так и с позиций государственной стратегии, ведь предсказать, какие профессии будут наиболее востребованы через 20 лет, невозможно.

Цель определяет содержание

Цель столь длинного приступа к проблеме заключается отнюдь не в том, чтобы убедить вас в необходимости химии как школьного предмета. Уверен, что вы и так безоговорочно разделяете эту точку зрения. Люди же, придерживающиеся иного взгляда, вряд ли прочитают эту статью. Они, подозреваю, вообще ничего не читают, кроме выписок с личных счетов, блогов и Твиттера.

Для нас важно то, что содержание школьного химического образования и соответственно школьного учебника химии на- прямую связано с целью образования. Лучшие современные учебники химии, написанные в русле советской (немецкой) педагогической школы, неплохо справляются с задачей развития системного мышления. В сущности, их содержание не сильно изменилось за сорок лет, что прошли с моей юности. В принципе, такой подход оправдан, ведь «ставить мозги» лучше всего на классических, многократно апробированных примерах. (Опять аналогия с языками: обязательное изучение «мертвых» языков в гимназиях XIX века.) Приемлем он и для подготовки к будущей профессии, которая подразумевает систематическое многолетнее образование, постепенное движение от «классики» к современности. Собственно, учащийся настигает и постигает современность только после окончания обучения, когда он приступает к работе по полученной специальности.

Но доля таких учащихся не превышает 10%, для подавляющего же большинства знакомство с химией начинается и заканчивается в школе. Поэтому важно вложить в них как можно больше сведений об окружающем их материальном мире, о веществах, материалах и технологиях, с которыми они могут столкнуться в повседневной жизни или прочитать в СМИ. На первый план выходят не теории и умозрительные схемы, а конкретное знание, современность. Речь уже не идет о систематическом образовании, а о фрагментарном освещении, и задача составителей школьных программ и авторов учебников сводится к тому, чтобы части этой мозаики сложились в более или менее целостную картину.

Еще одна проблема — создание у школьника мотивации к изучению химии. Проблема эта существовала всегда, решали и решают ее с помощью кружков, лекториев, химических олимпиад разного уровня и т. д. Так рекрутировали учащихся для будущего профессионального образования. Все остальные, подавляющее большинство, немотивированные к изучению химии, получали хоть какой-то минимум знаний на уроках химии. В свете грядущей реформы ситуация усугубляется: химическое образование школьника может закончиться, едва начавшись, если он не выберет химию как предмет для дальнейшего изучения. Это вынудит превратить вводный курс химии в своего рода рекламу широчайших возможностей химии и ее важнейшей роли в нашей жизни, чистейшей воды пропаганду, потому что сообщаемые сведения не будут базироваться на понимании сути явлений и могут быть восприняты только на веру. Увлечь школьника, побудить его заниматься какой-нибудь наукой можно, только поразив его воображение. Наше поколение поражали опытами «вулкан» и «фараонова змея». Для поколения Интернета и виртуальной реальности этого явно недостаточно. Необходимы более яркие, современные примеры. Попытаемся их найти.

Свежая кровь

Привнесение свежей научной «крови» в школьные учебники химии не просто давно назрело, а прилично запоздало, ведь их содержание, как уже отмечалось, не сильно изменилось за последние сорок лет. Проблема заключается в оптимальном выборе концепций, методов исследования и технологий, которые можно было бы рекомендовать для включения в школьный курс химии.

К ее решению можно подойти с разных сторон. В первую очередь со стороны максимального приближения учебника к реалиям нашей жизни. Необходимо, чтобы выпускник школы хотя бы понимал химические термины, которые могут ему встретиться в повседневной жизни. Но согласно результатам уникального исследования профессора Г.В.Лисичкина и А.В.Карпухина, из 240 наиболее часто встречающихся в СМИ химических терминов 80 отсутствуют в школьном курсе химии. Из материалов это, например, «керамика», «жидкие кристаллы» и «композиционные материалы». Еще более широк перечень «изгоев» в разделе «химическая технология и экология»: «возобновляемые ресурсы» (источники энергии), «топливные элементы», «биотопливо», «взрывчатые вещества», «отравляющие вещества», «аккумуляторы», «АЭС», «ПДК» и др. Понятно, что такая ситуация недопустима.

Второй аспект — это наиболее значимые достижения химии за последние 30—40 лет. «Утвержденного» списка этих достижений нет, поэтому я рискну привести свою, сугубо субъектив- ную первую десятку в порядке перечисления, а не значимости.

1.Открытие фуллеренов, углеродных нанотрубок, графена. Иными словами — прогресс химии простых соединений, ренессанс неорганической химии. Открытие графена в 2004 году и Нобелевская премия по химии 2010 года, полученная за это нашими соотечественниками, пусть и работающими за рубежом, — именно тот факт, который может поразить воображение школьника.

2.Сверхпроводящие керамики. Еще один пример феноменального прогресса неорганической химии, что уж говорить о впечатлении от объектов, левитирующих в поле сверхпроводящих магнитов.

3.Создание сканирующих зондовых микроскопов, позволяющих «увидеть» атомы и изучать структуру вещества с атомарным разрешением.

4. Органические полимеры, проводящие электрический ток. Сам факт того, что органическое вещество проводит электрический ток, противоречит тому, что говорят об органических веществах в школе и одним этим привлекает внимание.

5.Твердофазный синтез полипептидов и олигонуклеотидов. В более общем виде — машинный синтез сложных органических соединений. Синтез «по программе» в полной мере отвечает умонастроению современных школьников.

6.Расшифровка генома человека. Вершина айсберга, включающего создание разнообразных методов трансформации ДНК, получение генетически модифицированных организмов, генную терапию и т. п. Все эти темы на слуху, их активно обсуждают в СМИ, они касаются каждого из нас и потому безусловно интересны школьникам.

7.Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Уникальная реакция, позволяющая размножать фрагменты молекулы ДНК, дополнила многочисленные типы химических реакций (соединения, разложения, замещения, полимеризации и т. д.) принципиально новым — размножением по шаблону. Не случайно, что создатель ПЦР Кэри Маллис получил Нобелевскую премию по химии. Генетический анализ, который уже становится неотъемлемым атрибутом медицины, невозможен без этой реакции.

8.Прогресс микроэлектроники, в более широком плане — прогресс в области получения полупроводниковых материалов и структур.

9. «Зеленая» химия. Принципиальный курс на разработку технологий, наносящих минимальный вред окружающей среде, а также технологий, использующих возобновляемые источники сырья, — это будущее, которое будут создавать нынешние школьники. И неплохо бы им об этом знать.

10Абиогенный природный газ. Доказательство возможности абиогенного образования природного газа в земной коре переводит природный газ в разряд возобновляемых источников сырья и энергии и позволяет по-новому взглянуть на перспективы развития цивилизации.

Можно привести и другие примеры. Химия как наука претерпела за последние десятилетия существенные изменения и далеко ушла от тех концепций, которые излагаются в школьном курсе. В какой мере эти изменения должны быть отражены в школьном курсе химии? Или в более общем виде: насколько школьный курс должен соответствовать современному уровню развития науки?

Ответ на этот вопрос далеко не очевиден. В любом случае наука развивается быстрее, чем меняются школьные программы и учебники, и догнать ее невозможно в принципе. При этом в погоне за «современностью» можно утратить понимание фундаментальных основ науки, разъяснению которых и служит школьный курс. Так что вводить «современные» примеры в школьный курс химии следует взвешенно, осторожно и точечно.

Впрочем, выбор примеров зависит от содержания курса, а здесь возможны два варианта.

Модернизация или реконструкция?

Введение современных примеров в нынешний школьный курс химии, его «модернизация» — это, по сути дела, паллиатив. Тем более что этот курс в его нынешнем объеме останется только в профильных классах, а в общеобразовательной школе он будет сильно сокращен. Так что целесообразно вести разговор о коренной переработке курса, его реконструкции. Возможности привлечения современных примеров в этом случае расширяются, потому что можно построить курс на основе другой логики. Обсуждение конкретных методических вопросов, как совместить расширение круга современных примеров с сокращением объема курса (сделать это трудно, очень трудно, но, по моему глубокому убеждению, не невозможно), выходит за рамки настоящей статьи. Сейчас нас интересуют общие вопросы.

Так почему же не любят предмет химию многие школьники, а также их родители, бывшие школьники, в том числе люди, не чуждые естественным наукам, вплоть до профессиональных физиков-экспериментаторов?

Помимо уже известного нам тезиса «никогда не понадобится», звучат следующие претензии: химия — предмет сложный для понимания, «мутный» и скучный, скопище разрозненных фактов, отсутствие закономерностей, сплошные исключения, которые надо тупо заучивать, обилие формализма. Мы-то с вами понимаем, что это не так, что те же претензии с большим основанием могут быть адресованы биологии и тем более медицине, но: глас народа — глас божий.

Можно, конечно, сетовать на отсутствие лабораторных работ, на сокращение часов, но часть вины за такой отрицательный имидж химии как школьного предмета лежит и на нас, химиках, и на педагогах. Нам не удается донести до учеников красоту и важность химии. Перечитав несколько комплектов наиболее популярных школьных учебников, вынужден с сожалением признать: действительно скучно. И детей жалко.

Контуры современного курса химии

Каким должен быть курс химии, чтобы он мог увлечь современного школьника? Максимально приближенным к жизни, понятным, напористым, динамичным, поражающим воображение, интригующим.

Позволю себе привести примерный перечень главных, сквозных идей, которые, на мой взгляд, должны пронизывать весь этот курс и за счет этого накрепко засесть в головах школьников. Не буду скрывать, что многие из этих идей порождены представленными выше «претензиями» к химии как школьному предмету, служат противовесом им и средством исправления сложившейся ситуации.

1.Область химии весь материальный мир. Конечно, эта мысль и так остается центральной в школьном курсе, и во всех учебниках приводится много сведений о строении и свойствах природных веществ. Однако на все это наслаиваются многочисленные реакции синтеза веществ. В результате с химией ассоциируются исключительно синтетические, искусственно полученные вещества, которые противопоставляются природным. «Кока-кола — это химия, а квас — натуральный продукт». Вполне допускаю, что некоторые из тех, кто разделяют эту точку зрения, с недоверием воспримут информацию, что квас состоит из молекул. Ведь молекулы — «это что-то химическое».

Более того, даже не все синтетические вещества и материалы ассоциируются с химией. Обычный человек назовет стиральные порошки и моющие средства, синтетические ткани и пластмассы, минеральные удобрения (часто с негативным оттенком, опять же с противопоставлением природным веществам). Куцый, скучный перечень, но таковы остаточные знания от школьного курса.

Причина этого заключается, я полагаю, в том, что школьный курс сконцентрирован на процессах, которые можно описать уравнениями химических реакций. Все прочие процессы получения и превращения веществ, как менее интересные с дидактической точки зрения, рассматриваются вкратце или вовсе выводятся за рамки курса. Наиболее показателен здесь раздел, посвященный кремнию. Процессам получения сверхчистого монокристаллического кремния, его легирования, превращения в микросхему, многочисленным химическим реакциям, протекающим при этом на поверхности кремниевой пластины, в большинстве учебников уделяется один-два абзаца. После этого неудивительно, что учащиеся «не видят» химии в компьютерах, мобильных телефонах, плеерах и прочих устройствах, которые заполняют их жизнь.

Под химией понимают воздействие химическим реагентом, при котором протекает некая химическая реакция, описываемая конкретным уравнением. Все прочие воздействия из арсенала современной науки и техники, включая различного рода излучение, плазму, даже температуру и электрический ток, приводящие к превращению вещества, рассматривают как физические, соответственно все вещества и материалы, получаемые с их помощью, стойко ассоциируются с физикой.

Чтобы вернуть химии подобающее ей место в представлении людей об окружающем мире, акцент необходимо делать на веществе как основном объекте химии, на материалах, на широчайших возможностях их трансформации с помощью

различных воздействий, в том числе химических реагентов.

2.Современная химия «пир высоких технологий». Химия в изложении большинства школьных учебников выглядит чрезвычайно допотопной наукой, и это впечатление усиливается на фоне сообщений СМИ и различных научно-популярных телевизионных передач о феноменальных успехах и потрясающих открытиях в области биологии и физики (по разным причинам химии в СМИ и научно-популярной литературе уделяется значительно меньше внимания).

Конечно, цветные качественные реакции и титрование важны с методической точки зрения, особенно если школьник с их помощью своими руками определяет содержание каких-либо веществ в объектах окружающей среды. Но в отсутствие лабораторных работ рассматривание соответствующих картинок в учебнике производит гнетущее впечатление. То же относится и к синтезу веществ в установках столетней давности. (Поразительно, но многие мои знакомые-нехимики, доктора разных наук, считают, что один из основных лабораторных приборов — реторта. Именно это слово почему-то засело в их сознании, не сохранившем со школьных времен даже формулы серной кислоты.) Химические технологии представлены домнами и ректификационными колоннами, вызывающими отвращение у всех школьников, особенно у увлеченных химией.

Необходимо показать школьнику, что химия — передовая наука, использующая в том числе все новейшие достижения смежных наук и технологий. И делать это надо с первого дня изучения химии, а не в выпускном классе, когда интерес к химии безнадежно утрачен.

Начнем с методов анализа. Чрезвычайно легко вписать даже в нынешний курс метод атомно-абсорбционного (атомно-эмиссионного) анализа, связав его с рассмотрением строения электронных орбиталей атома. Для объяснения принципа действия атомно-силового микроскопа также не требуется привлекать никаких дополнительных сведений, но вид этого прибора и описание его возможностей, несомненно, поразят школьника. После освоения в курсе физики рентгеновского излучения и интерференции полезно рассказать школьникам о принципах рентгенофазового и особенно рентгеноструктурного анализа, который позволяет установить точную геометрию молекул. Упомянем также хроматографию, хотя объяснить ее, как ни странно, сложнее, чем принцип действия атомно-силового микроскопа и других описанных приборов. Это потребует более глубокого описания в школьном курсе свойств поверхности и поверхностных явлений, что, впрочем, находится в русле современной науки и полезно, в том числе и с этой точки зрения.

Необходимо продемонстрировать школьникам несколько современных технологических приемов получения разнообразных веществ. Например, метод прямого синтеза веществ из атомов в варианте молекулярно-лучевой эпитаксии. Его чрезвычайно легко объяснить даже на начальном этапе изучения химии, потому что для него не требуется никаких специальных знаний. От этого химического процесса протягивается ниточка к столь любимым школьниками лазерам, а вид установок для молекулярно-лучевой эпитаксии, прообразов мини-фабрик будущего, восхищает даже специалистов.

Следует упомянуть также о машинном синтезе веществ, как в варианте твердофазного синтеза полипептидов и олигонуклеотидов по Меррифилду, так и в варианте комбинаторной химии. Нет нужды погружаться в конкретный, детальный химизм этих процессов, это требует дополнительных знаний и времени, главное — принцип действия и возможности использования. Я разделяю мнение многих коллег, что машинный синтез — это рутина, убивающая романтику химии. Но такое уж сейчас время — неромантическое, и молодые люди, работающие в химии, не любят стоять у тяги, а отдают предпочтение различным автоматизированным установкам, исследовательским приборам и экранам мониторов. И надо показать школьникам, что химия может удовлетворить эти их устремления. А использование компьютерных технологий в химии достойно того, чтобы его вынести в отдельный пункт.

3.Всесилие химии. Лейтмотив: современная химия может получить все, что не запрещено природой; может придать веществу наперед заданные свойства; мы можем определить строение любого вещества и его содержание в объектах окружающей среды.

4.Химия как количественная наука. Необходимо усилить в школьном курсе разделы, посвященные физической химии — термохимии, кинетике, равновесию, с проведением расчетов для нескольких конкретных примеров или хотя бы объяснением принципов такого расчета.

5.Предсказательная способность химии. В химии множество закономерностей, позволяющих делать предсказания о свойствах веществ, но в нынешних школьных учебниках на эти закономерности наслаиваются разного рода частности и исключения, которых в химии действительно в преизбытке. Акцент, по моему мнению, следует сделать все же на закономерностях, пожертвовав частностями и исключениями. Необходимо познакомить школьников с работами в области установления соотношений «структура — свойство», а также с методами дизайна молекул и материалов. Дизайн — ключевое слово!

6.Роль компьютерных технологий. Современные школьники не мыслят жизни без компьютеров, поэтому необходимо постоянно подчеркивать широкое использование компьютерных технологий в химии для расчета характеристик молекул, их дизайна, установления структуры, машинного синтеза и т. д.

7.Перспективы. Все учебники грешат безапелляционностью, преподношением истины в последней инстанции, в какой-то мере это даже оправданно, потому что молодость любит определенность, сомнения приходят с годами вместе с размышлениями. В то же время молодые люди хотят видеть перспективу («перспективный/бесперспективный» — одни из самых употребляемых слов молодежного сленга), а вот этого школьный учебник химии им и не дает. Все сделано, причем сделано давно! Там больше нечего делать! Признаюсь, что именно так мы с товарищами относились к неорганической химии в школьные и студенческие годы. Как же мы ошибались!

Не надо бояться показать молодым людям, что в химии есть еще много неясного, есть точки роста, есть целые направления, которые предстоит разрабатывать им, если они выберут химию в качестве дела своей жизни. Водородная энергетика, материалы для квантовых компьютеров, утилизация диоксида углерода и спасение нашей планеты от климатической катастрофы, промышленная реализация процесса фотосинтеза, создание новой химической технологии на основе возобновляемых источников сырья, получение метаматериалов с отрицательным показателем преломления для плаща-невидимки — эти и другие задачи должны воодушевить молодых людей и привлечь их внимание к химии. Пусть не как к будущей профессии, но хотя бы как к школьному предмету, достойному изучения, — это интересно и может понадобиться!

Понятно, что такой курс — дело будущего. Ведь для этого нужны: программы, учебники, подготовленные учителя, педагогические эксперименты. Много работы.

Полный вариант статьи опубликован в сборнике «Естественнонаучное образование: тенденции развития в России и в мире», под редакцией В.Лунина и Н.Кузьменко, Изд-во Московского университета, 2011, с. 5987. 

Еще по теме

Очередные проекты реформ образования вызвали острую дискуссию в обществе. Однако разговоры о стандартах, часах и предметах оставляют в тени очень важный, основополагающий вопрос: зачем учить ребенка, зачем вообще нужна школа? 
>>
В Америке недвижимость в местах с хорошими школами может быть и в два раза дороже такого же по остальным параметрам жилья. Лично мне так и не удалось понять, что же первично - повышенная цена недвижимости или высокий уровень школы, но они, несомненно, связаны. Заметим, что хорошие школы случаются и в бедных местах, а плохие - в богатых. Выбирая, где жить, разумные люди, имеющие детей, смотрят на рейтинг местной школы.
>>

Как-то раз принимали мы с коллегой экзамен. Занятие это многочасовое, и мой напарник пошел слегка освежиться. Однако через пару минут он снова появился в аудитории и отдал студентам команду, от которой я слегка опешил:

— Всем поднять волосы!

>>

Мы все преподаем в МИЭМе студентам, а некоторые, кроме того, и в других вузах: гуманитарных, технических, кое-кто даже в настоящем университете. Но рассказы коллег — это не то, что опробовано на своей шкуре. Так что это взгляд в основном на сегодняшний московский уровень старшей школы и вуза, причем вуза из приличных, а по компьютерным специальностям — одного из лучших. Но большая часть написанного относится ко всем вузам, городам и школьникам.

>>

Высшее образование в Америке повсеместно платное, однако практически каждый разумный выпускник школы может закончить колледж. Только не надо думать, что это просто. Чем способнее и настойчивее малоимущий абитуриент, тем выше его шансы получить диплом с посильными затратами или даже бесплатно. Во-первых, плата за обучение в колледжах в зависимости от их престижа может различаться в пять, а то и в десять раз. Во-вторых, есть организации и люди, которые полностью или частично заплатят за обучение студента, если увидят, что он того стоит...

>>