В процессе поиска путей преодоления кризиса образования, в условиях XXI века, характеризующегося скоплением множества глобальных проблем человечества, вызвавших ситуацию глобальной неустойчивости, происходят значительные изменения в этой сфере, связанные, в первую очередь, с осмыслением места человека в быстро меняющемся мире. Это обусловило принятие в качестве ведущей идеи развития отечественного образования идею гуманизации [3, с. 4].
Вместе с тем, в реально существующих условиях возникает противоречие между необходимостью усиления гуманизации образования, всестороннего развития личности и необходимостью строгого соблюдения новых образовательных стандартов, регламентирующих уровень достигнутых обучающимися результатов. Кроме того, серьезным препятствием становится резкое сокращение времени, отводимого на изучение дисциплин естественнонаучного цикла.
Гуманизация, как один из принципов обучения, влияет на формирование содержания и методик обучения. Содержание обучения должно не только отражать систему изучаемой науки со всем обилием внутридисциплинарных и междисциплинарных связей, но и призвано показывать ее современные проблемы и перспективы [4, с. 19].
Новые тенденции в науке связаны с достижениями нанотехнологий. Проблема наносостояния вещества является одной из самых актуальных современных научных проблем, лежащей на стыке материаловедения, физики, химии и компьютерных технологий. Большой научный и прикладной интерес к нанотехнологии связан, прежде всего, с надеждой получить с её помощью принципиально новые устройства и материалы с характеристиками, намного превосходящими их современный уровень, что весьма важно для интенсивного развития многих областей техники, биологии, химии, медицины [2, с. 4].
Соответственно, новые тенденции в науке должны быть отражены в содержании школьного химического образования, поскольку в становлении современной целостной картины мира очевидна особая роль нанотехнологий в научно-техническом прогрессе и научных представлений о нанообъектах и взаимосвязанных с ними явлениях. Нанохимия относится к межпредметным направлениям науки, возникающим на стыке традиционных областей, и представляет собой раздел химии, исследующий свойства, строение и особенности химических превращений наночастиц [2, с. 4].
Изучение достижений нанохимии и нанотехнологий в школьном курсе химии может стать новым фактором, интегрирующим знания из области физики, химии, математики, биологии, информатики. Введение в школьную программу ряда интегративных дисциплин, таких как окружающий мир, естествознание, экология и др., резко сократило количество времени на изучение самих базовых дисциплин, перечисленных выше. Поэтому речь идет не о внедрении новой дисциплины, а о разработке методики изучения основных вопросов нанотехнологий в структуре курса химии.
Особенности содержания обучения химии в средней школе обусловлены спецификой химии как науки и ее задачами, среди которых: изучение состава и строения веществ, зависимость их свойств от строения, получение веществ с заданными свойствами, исследование закономерностей химических реакций и путей управления ими в целях получения веществ, материалов, энергии [1, с. 10]. Обычно эти задачи раскрываются в обучении с использованием стандартных примеров веществ, реакций, материалов, что делает изучение химии неинтересным, оторванным от современной жизни, мало значимым в личностном отношении.
Анализ учебных программ и учебников, научных и методических материалов позволил нам систематизировать исследования в области нанотехнологий в соответствии со структурой предметного содержания школьного химического образования. В результате выделены блоки содержания и отдельные темы курса химии, в которые можно включить материал по нанотехнологиям. Например, материал «Структурные уровни материи: микро-, макро-, мега-объекты. Разнообразие микромира. Нанообъекты. Примеры различных объектов из курсов физики, химии, биологии» относится к первоначальным представлениям о нанотехнологии и может быть включён в содержание таких вопросов школьного курса химии, как «Предмет химии. Вещества. Атомы и молекулы. Химический элемент как вид атомов». Блок «Наностекло. Нанокерамика. Металлокерамика» характеризует современный уровень развития важной отрасли химического производства – силикатной промышленности и может быть включён в содержание раздела «Неметаллы. Кремний. Силикатная промышленность. Стекло. Керамика».
Данный материал целесообразно использовать при разработке олимпиадных задач, факультативных занятий, индивидуальных проектов учащихся. В качестве примера приведем учебный проект «Цветное стекло», целями которого являются: исследование твёрдых растворов и методов их получения, ознакомление со стеклом как стабилизирующей средой для нанообъектов. Основная идея проекта заключается в том, что окраска вещества может сильно изменяться при приближении размеров составляющих его частиц к нанометровому масштабу. Для реализации проекта учащимся необходимо сначала изучить историю создания стекла, его химический состав, зависимость свойств стекла от добавляемых в него компонентов, области применения различных видов стекол. Затем учащиеся выполняют химический эксперимент по окрашиванию обычного стекла солями различных металлов. Защита проекта проводится в форме электронной презентации с демонстрацией приготовленных образцов окрашенных стекол.
Решение задач и разработка проектов такого типа требуют от обучаемых глубоких знаний в области химии и других естественнонаучных дисциплин, а также позволяют реализовать эти знания на творческом уровне, что особенно важно в условиях современных требований к выпускнику школы и будущему специалисту.