Ярославский педагогический вестник

Е. L. Grachiova, L. N. Sukhorukova


Technique of Forming Students’ Competence in the Field of Biochemistry
The article is devoted to the development of a methodical system of forming students’ competence in the field of Biochemistry which includes target, substantial, procedural and estimated-productive components. Results of questioning of Biochemistry teachers of several higher education institutions of Yaroslavl are described. The analysis of interdisciplinary links of Biochemistry and other natural-science disciplines is given.
Key words: a technique of formation, a professional competence, students, Biochemistry, interdisciplinary integration, a module, a rating system, control.

Практическая реализация компетентностного подхода к подготовке специалистов предполага- ет такую организацию процесса освоения учеб- ных дисциплин, которая обеспечила бы необхо- димый уровень профессиональной компетентно- сти выпускника вуза. Для этого нужно, во- первых, определить вклад той или иной дисцип- лины в итоговые результаты обучения и, во- вторых, разработать соответствующую методику формирования компетентности студентов, вклю- чающую целевой, содержательный, процессу- альный и оценочно-результативный компоненты. Наше исследование посвящено разработке методической системы, обеспечивающей форми- рование компетентности студентов различных направлений подготовки в области биохимии. Специалисты в сфере истории науки сходятся во мнении, что сейчас, по существу, нет ни одной отрасли теоретической или прикладной биологии и медицины, которая не была бы теснейшим об- разом связана с биохимией. Современная биоло- гическая химия находится на перекрестке многих естественных наук: органической химии, физи- ческой химии, физиологии, иммунологии, мик- робиологии. Биологическая химия изучает строение, структуру биологически важных ве- ществ в связи с выполняемыми ими функциями,
превращения этих соединений на молекулярном, клеточном, тканевом, организменном уровнях. А. Ленинджер назвал ее «наукой о молекулярной логике живого». Биохимию можно считать ос- новным языком всех естественных наук, по- скольку она изучает общие для всех организмов закономерности структуры и обмена веществ.
Вместе с тем биологическая химия является теоретической основой медицины, сельского хо- зяйства, нанобиотехнологии, генетической ин- женерии, ряда отраслей промышленности. В по- следние десятилетия прослеживается усиление биохимического подхода к решению многих проблем в физиологии человека и животных, фи- зиологии растений, иммунологии, цитологии, гистологии. Биохимические методы анализа, в частности, разновидности методов хроматогра- фии и электрофореза, являются инструменталь- ной основой научных исследований, а также ши- роко применяются для мониторинга качества природных сред, пищевых продуктов, лабора- торной диагностики.
По образному выражению А. Н. Шамина, био- химию в системе естественных наук можно сравнить с замковым камнем свода, не дающим рассыпаться ему на отдельные блоки [3]. Биохи- мия является базовой, фундаментальной дисцип-

© Грачёва Е. Л., Сухорукова Л. Н., 2012

линой в биологическом, экологическом, химиче- ском, медицинском, агрономическом образова- нии.
Нами составлена анкета и на ее основе прове- дены беседы с преподавателями биохимии четы- рех вузов г. Ярославля: ЯрГУ им. П. Г. Демидо- ва, ЯГПУ им. К. Д. Ушинского, ЯГМА, ЯГСХА; в общей сложности по девяти направлениям под- готовки. Все опрошенные нами преподаватели считают биологическую химию очень трудной учебной дисциплиной для студентов. Среди ос- новных сложностей они отмечают слабую базо- вую подготовку обучающихся по химии, недос- таточное количество аудиторных часов, отводи- мых на освоение биохимии, низкую познава- тельную мотивацию студентов.
Опрошенные также были единодушны в том, что содержание биохимии как базовой учебной дисциплины отличается малой вариативностью, поскольку когнитивный компонент в ней очень важен. Понимание сути реакций внутриклеточ- ного метаболизма, их взаимосвязи, механизмов регуляции и энергообеспечения процессов жиз- недеятельности организмов необходимо буду- щему биологу, экологу, химику, агроному, врачу. Следовательно, нужно не только обеспечить не- обходимый уровень компетентности студентов в области биохимии (очевидно, что компетент- ность не только не исключает, но и предполагает глубокие научные знания), но и показать меж- дисциплинарный характер биологической химии, ее тесную связь практически со всеми отраслями современной биологии, экологии, медицины.
Не останавливаясь подробно на анализе про- блемы терминологического единства в опреде- лении понятий «компетентность» и «компетен- ция» в образовании, отметим, что под профес- сиональной компетентностью мы, основываясь на работах Ю. Г. Татура и Н. М. Борытко, пони- маем готовность и способность специалиста ус- пешно выполнять функции, связанные с профес- сиональной деятельностью. Согласно новым об- разовательным стандартам, итоговым результа- том обучения в вузе является сформированность у выпускника заявленного набора общекультур- ных и профессиональных компетенций, соответ- ствующих ФГОС ВПО данного направления и уровня подготовки. Ввиду вышесказанного мы понимаем компетенции как планируемые ре- зультаты, требования к освоению образователь- ных программ.
Ряд авторов, в частности, Ю. В. Фролов, Н. Н. Матушкин, И. Д. Столбова сходятся во
мнении относительно необходимости проециро- вать компетенции выпускника на область пред- метной подготовки, поскольку традиционно оте- чественное высшее образование реализуется че- рез предметно-дисциплинарное обучение [1]. При этом в контексте компетентностного подхо- да актуально проанализировать взаимопроник- новение и взаимосвязь содержания учебных предметов, обеспечить согласованность как ра- бочих программ дисциплин, так и технологий их практической реализации. Междисциплинарная интеграция в высшем профессиональном образо- вании с различных точек зрения рассматривалась в работах В. А. Далингера, В. Евстигнеева, М. В. Носкова, Н. Г. Худолей, О. В. Шемет, В. А. Шершневой [2]. Необходимость анализа и целенаправленного усиления междисциплинар- ных связей биохимии с другими дисциплинами еще более очевидна, если учесть интеграцион- ные процессы в современной науке. Для послед- них десятилетий характерно появление фунда- ментальных достижений в результате междисци- плинарного научного синтеза, например, в об- ласти нанобиотехнологии.
Проектируя компетенции студентов двух на- правлений подготовки: «Биология» 020400 и
«Экология и природопользование» 022000 в об- ласти биохимии мы определяли вклад данной дисциплины в формирование общекультурных и профессиональных компетенций будущего спе- циалиста на основе анализа ФГОС ВПО, рабочих программ других дисциплин, анкетирования преподавателей 35 дисциплин факультета биоло- гии и экологии Ярославского государственного университета им. П. Г. Демидова и опроса выпу- скников факультета биологии и экологии на предмет их трудоустройства по специальности.
Так, согласно ФГОС ВПО третьего поколения для направления подготовки «Биология», дисци- плина «Биохимия и молекулярная биология» входит в профессиональный цикл, базовую (об- щепрофессиональную) часть, в цикл «Биология клетки».
В результате изучение базовой части этого цикла студент должен:

• 
  знать: современные основы биологии клетки (цитологии, гистологии, биофизики, биохимии, мембранологии, молекулярной биологии);
  
• 
  уметь: излагать и критически анализировать базовую общепрофессиональную информацию;
  
• 
  владеть: комплексом лабораторных и поле- вых методов исследований;
  

• 
  обладать следующими профессиональными компетенциями в области биохимии и молеку- лярной биологии:
  
• 
  демонстрирует знание принципов клеточной организации биологических объектов, биофизи- ческих и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных механизмов жизне- деятельности (ПК-4);
  
• 
  демонстрирует современные представления об основах биотехнологии и генной инженерии, нанобиотехнологии, молекулярного моделирова- ния (ПК-11).
  

Проецируя указанные выше компетенции на уровень дисциплины, мы использовали таксоно- мию целей, предложенную М. В. Рыжаковым, согласно которой познавательные цели форму- лируются в виде требований разного уровня сложности: в частности, описывать, сравнивать, анализировать, объяснять, прогнозировать. Дан- ная таксономия достаточно удобна для диагно- стики уровня достижения планируемых резуль- татов и направлена на постепенное усложнение учебно-познавательной деятельности обучаю- щихся.
Использование элементов модульной техно- логии обучения позволяет сделать процесс фор- мирования компетентности студентов в области биохимии более управляемым и гибким. Под мо- дулем мы понимаем логически цельную часть содержания учебной дисциплины, изучение ко- торой должно быть завершено соответствующей формой контроля дисциплинарных компетенций, сформированных в результате овладения обу- чающимися данным модулем. Модульный прин- цип построения содержания обеспечивает инди- видуализацию обучения по темпу усвоения ма- териала, уровню самостоятельности учебной деятельности студента, подразумевает выполне- ние заданий разного уровня сложности, творче- ских работ.
Процесс изучения биохимии условно разде- лен нами на два этапа. Первый посвящен пре- имущественно изучению состава, строения, структуры и свойств биологически важных со- единений, в первую очередь – белков, в том чис- ле ферментов, и нуклеиновых кислот. Второй этап – изучение процессов метаболизма: обмена нуклеиновых кислот, белков, углеводов и липи- дов; взаимосвязи и регуляции обмена веществ в клетке и организме в целом; биоэнергетики. В каждом этапе выделили по три модуля, содержа- ние которых отбиралось на основе принципов фундаментальности, проблемности, практиче-
ской направленности с учетом результатов анке- тирования преподавателей смежных дисциплин.
Безусловно, анализ учебно-методических ма- териалов, рабочих программ дисциплин естест- веннонаучного и профессионального блока с це- лью выявления междисциплинарных взаимосвя- зей с биологической химией информативен, и таким образом могут быть установлены наиболее существенные связи. Но они имеют потенциаль- ный характер, их реализация в обучении зависит от их восприятия преподавателями и студентами. Поэтому мы сочли целесообразным также про- вести анкетирование преподавателей и опрос выпускников факультета биологии и экологии ЯрГУ, трудоустроившихся по специальности.
Обобщая полученные результаты, отметим, что выделенные модули оказались примерно одинаково значимыми для изучения связанных с биохимией дисциплин либо их отдельных разде- лов. Так, модуль «Обмен нуклеиновых кислот и белков» – основополагающий для изучения мо- лекулярной биологии, генетики, токсикологии, эволюции клетки и ткани; модуль «Обмен угле- водов» теснее других связан с физиологией рас- тений; модуль «Обмен липидов» взаимосвязан с соответствующими разделами цитологии, био- физики, физиологии человека и животных, био- технологнии, рассматривающими, в частности, строение мембран, механизмы мембранного транспорта, технологии создания мембран с тре- буемыми свойствами.
Наибольшее число «точек пересечения» с другими естественно-научными дисциплинами удалось выявить для взаимосвязанных модулей
«Белки», «Ферменты» и, в несколько меньшей степени, модуля «Нуклеиновые кислоты». Их содержание лежит в основе современных физи- ко-химических методов анализа: хроматографи- ческих, электрохимических, иммунохимических; необходимо для понимания сути метаболических процессов.
Различные модификации методов хромато- графии, электрофореза, измерения ферментатив- ной активности, ПЦР и ряда других, тесно свя- занных с биохимией, широко используются в лабораторной диагностике, в том числе клиниче- ских лабораториях, судебно-медицинской экс- пертизе, лабораториях экологического контроля и мониторинга источников загрязнения окру- жающей среды, пищевых, химических лаборато- риях и др. Это и лаборатории промышленных предприятий, в том числе активно развивающе- гося в Ярославской области фармацевтического

кластера, и научно-исследовательские лаборато- рии, и аналитические центры.
Компетентность в области биохимии, опыт применения полученных знаний, умений для ре- шения практических задач, владение современ- ными биохимическими методами анализа повы- шает конкурентноспособность будущего специа- листа-биолога, эколога на рынке труда, дает воз- можность работать в сферах химической, пище- вой, фармацевтической промышленности, сель- ского хозяйства, в природоохранных организа- циях, а при условии последующего обучения в магистратуре – в научно-исследовательских ин- ститутах.
При этом процесс формирования компетент- ности обучающихся в области биохимии сопря- жен с рядом объективных трудностей, и прежде всего, с неумением и нежеланием большинства студентов активно, ритмично работать в течение всего периода обучения, в том числе самостоя- тельно. Поэтому первостепенная задача препода- вателя – активизация учебной деятельности сту- дентов, целенаправленное повышение их моти- вации к освоению дисциплины с учетом лично- стных особенностей и интересов.
Изменение требований к организации учебно- го процесса влечет за собой пересмотр форм и методов обучения. Так, лекция в традиционном понимании, как последовательное изложение содержания курса, теряет свою актуальность. Мы используем проблемные лекции, лекции- диалоги, вовлекающие студентов в совместный поиск ответов на задаваемые по ходу лекции во- просы. Это повышает интерес обучающихся к дисциплине, делает процесс ее освоения более эмоционально окрашенным и личностно значи- мым, позволяет полнее раскрыть спектр про- блем, решением которых занимается современ- ная биохимия.
Лабораторный практикум по биохимии, ана- лиз результатов лабораторных работ играет важ- ную роль в процессе формирования компетент- ности студентов. Этому способствует и группо- вая работа обучающихся, и постепенное услож- нение решаемых ими задач: от освоения качест- венных реакций, используемых для обнаружения биологически важных соединений различных классов, следуя письменной инструкции, до са- мостоятельной идентификации зашифрованных под номерами веществ. Актуализируя получен- ные знания и умения для интерпретации резуль- татов практикума, выполняя лабораторные рабо- ты исследовательского характера, студент при-
обретает необходимую в будущей профессио- нальной деятельности компетентность.
Этому способствует и применение на учебных занятиях разработанных нами дидактических блиц-игр по модулям «Обмен нуклеиновых ки- слот и белков» и «Обмен углеводов». Освоение этих модулей, как показала наша многолетняя практика, является наиболее сложным для обу- чающихся, поскольку для понимания молеку- лярных механизмов жизнедеятельности и энер- гообеспечения необходимо усвоить и обобщить большое количество информации. Одни блиц- игры предполагают работу с текстом и схемами метаболических процессов, структурирование учебного материала необычными способами, другие – работу в группах, в том числе соревно- вание между командами.
Использование дидактических блиц-игр ока- залось наиболее эффективным на этапе закреп- ления ранее изученного материала, особенно по сравнению с традиционными методами, в част- ности, фронтальным опросом, ответами на во- просы студентов. Это подтверждает последую- щая проверка уровня их знаний, умений, сфор- мированных компетенций и результаты анкети- рования студентов. Небольшая по времени про- должительность блиц-игр (15–20 минут) дает возможность включать их в структуру традици- онных видов учебных занятий в соответствии с дидактическими целями, а ограниченность вре- мени, отводимого на решение проблемы в игре, имитирует реальные условия будущей профес- сиональной деятельности.
Реализация компетентностного подхода к обучению биохимии также предполагает реше- ние ситуационных задач разного уровня сложно- сти. При этом студенты не только приобретают опыт применения полученных знаний, но и луч- ше понимают важность изучаемой дисциплины для будущей профессиональной деятельности, что способствует повышению их учебной моти- вации.
Контроль результатов учебно-познавательной деятельности студентов – ключевой компонент методики формирования компетентности сту- дентов в области биохимии. Система контроля должна обеспечить оценку уровня достижения запланированных результатов обучения, иметь четко известные всем участникам образователь- ного процесса критерии оценивания, побуждать обучающихся к систематической самостоятель- ной работе в течение всего периода обучения. На наш взгляд, таким интегративным инструментом

контроля результатов учебно-познавательной деятельности студентов является рейтинговая система оценки учебных достижений.
Возвращаясь к анализу результатов анкетиро- вания преподавателей биохимии различных ву- зов нашего города отметим, что около 80 % оп- рошенных нами преподавателей используют при обучении биохимии тот или иной вид рейтинго- вой оценки знаний студентов, причем исходные предпосылки, технология и критерии такой оценки существенно различаются. Так, применя- ется не только накопительный, но и делительный рейтинг, не используется либо применяется очень ограниченно система призовых баллов, не везде учитывается своевременность сдачи работ.
Опираясь на анализ теоретических и практи- ческих исследований на тему рейтингового кон- троля, собственный многолетний опыт проекти- рования и использования рейтинговой системы оценивания в учебном процессе в ЯрГУ им. П. Г. Демидова, а также изученный нами подоб- ный опыт преподавателей целого ряда высших учебных заведений, мы считаем, что рейтинговая оценка учебных достижений студентов повыша- ет эффективность всего учебного процесса, спо- собствуя мотивации студентов к выполнению различных видов работ в срок, повышению их интереса к изучаемой дисциплине, стимулирует творческую активность, способствует развитию информационных, коммуникативных, учебно- познавательных компетенций и раскрытию лич- ностного потенциала обучающихся, формирова- нию их самооценки и самоконтроля.
Рейтинговая оценка учебных достижений по- зволяет реализовать компетентностный подход к обучению, если построена на накоплении и учете баллов за любые действия учащихся: активная работа на лекциях и лабораторных занятиях, вы- полнение по собственной инициативе различных
творческих проектов от составления кроссвордов до подготовки презентаций по темам. В полной мере этим требованиям отвечает модифициро- ванная нами система РИТМ (рейтинговая интен- сивная технология модульного обучения).
Для комплексной оценки компетентности студентов в области биохимии мы разработали и используем в учебном процессе стандартизиро- ванные тесты, ситуационные задачи разного уровня сложности, дидактические блиц-игры. Баллы, набранные студентами за все виды работ по каждому модулю суммируются с учетом своевременности сдачи работ, а также призовых баллов за досрочное завершение модуля, актив- ную работу на лекции, лабораторном занятии, творческие работы по интересам. По нашему мнению, такая система контроля результатов учебно-познавательной деятельности позволяет студенту быть максимально активной стороной в образовательном процессе, способствует разви- тию учебной мотивации, самоконтроля, форми- рованию необходимых будущему специалисту профессиональных, общекультурных компетен- ций.


Библиографический список:

1. 
   Матушкин, Н. Н. Роль междисциплинарного компонента образовательных программ, реализующих компетентностную парадигму [Текст] / Н. Н. Матуш- кин, И. Д. Столбова // Инновации в образовании – 2010. – № 11. – С. 5–17.
   
2. 
   Носков, М. В. Междисциплинарная интеграция в условиях компетентностного подхода [Текст] / М. В. Носков, В. А. Шершнева // Высшее образование сегодня. – 2008. – № 9. – С. 23–25.
   
3. 
   Шамин, А. Н. История биологической химии. Формирование биохимии [Текст] / А. Н. Шамин. – Москва : КомКнига, 2006. – 264 с.
   

Методика формирования компетентности студентов в области биохимии