Химия и информатика в педагогическом вузе: от концепции

к учебно-методическому обеспечению

В связи с цифровой трансформацией всех сфер общественной жизни система педагогического образования сталкивается с необходимостью опережающего обновления содержания и инфраструктуры подготовки учителей. Особенно остро эта задача стоит в предметных областях, где традиционные методы обучения сочетаются с новыми информационными технологиями. В Российском государственном педагогическом университете им. А. И. Герцена (РГПУ) с 2024 года реализуется программа бакалавриата 44.03.05 «Педагогическое образование» с двумя профилями: «Химическое образование, Информатика и информационные технологии в образовании». В рамках выполнения внутреннего гранта университета был разработан и апробирован комплекс учебно-методического обеспечения, направленный на подготовку учителя, владеющего широким набором компетенций как в области химии, так и в сфере цифровых технологий.

В основе проекта лежит анализ ключевых стратегических документов, определяющих развитие педагогического образования в России: «Концепции подготовки педагогических кадров для системы образования на период до 2030 года» (утверждена распоряжением Правительства РФ от 24.06.2022 № 1688-р), Указа Президента РФ от 09.05.2017 № 203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации» и проекта Стратегии развития образования до 2036 года. Эти документы фиксируют необходимость усиления практической и исследовательской компоненты подготовки, внедрения цифровых образовательных сервисов, формирования у студентов опыта работы в смешанном формате и использования больших данных.

Кроме того, Указ Президента РФ от 08.05.2024 № 314 «Об утверждении Основ государственной политики Российской Федерации в области исторического просвещения» определяет популяризацию достижений отечественной науки как одну из приоритетных задач. В связи с этим в разработанные учебные материалы включён исторический контент, отражающий вклад российских учёных в развитие химии.

Проведённый анализ существующего учебно-методического и лабораторного фонда кафедры неорганической химии выявил недостаточную адаптированность традиционных учебников (Н.Л. Глинка, А.Б. Никольский, Н.С. Ахметов и др.) и практикумов к специфике двухпрофильной подготовки. Для устранения этого разрыва авторским коллективом были подготовлены рукописи трёх учебных пособий:

• «Основные классы неорганических соединений» (автор М.В. Пузык);
• «Общая химия» (Т.Б. Бойцова, В.В. Васильев, В.В. Горбунова, Е.И. Исаева, А.Н. Лёвкин);
• «Неорганическая химия» (Т.Б. Бойцова, О.П. Ардашева, А.Ю. Вахрушев, В.В. Горбунова, Е.И. Исаева, А.Н. Лёвкин, М.В. Пузык, Е.А. Смирнова, А.М. Тимонов).

Печать данных пособий запланирована на 2026 год. Также разработаны и внедрены в учебный процесс рабочие программы и календарно-тематические планы по дисциплинам «Общая химия», «Химия непереходных элементов», «Химия переходных элементов», «Физическая химия», «Аналитическая химия», «Информационные технологии в химическом образовании», «Цифровые образовательные ресурсы в обучении химии». Отдельное внимание уделено учебной практике (предметно-содержательной).

В рамках проекта систематизировано более 30 программных инструментов, пригодных для реализации образовательных программ. Среди них:

• инструменты когнитивной графики для визуализации молекул и кристаллических структур (ChemTube 3D, Jmol, IQmol);
• открытые цифровые базы данных (NIST Chemistry WebBook, ChemSpider, WebElements);
• вычислительные методы (Excel, HyperChem, Chem3D, Crystal Impact Diamond);
• виртуальные лаборатории и видеозаписи химических экспериментов.

Особое место отведено анализу возможностей искусственного интеллекта (ИИ) в обучении химии. Выделены следующие направления:

1. Анализ больших данных для выявления закономерностей и оптимизации синтеза.
2. Автоматический анализ молекулярных структур (например, Crystallography AI).
3. Прогнозирование химических реакций и синтеза с использованием систем поддержки принятия решений.
4. Применение чат-ботов и виртуальных ассистентов (Telegram-боты на базе GigaChat, YandexGPT) для консультирования обучающихся.
5. Генерация учебного контента (текст, код, изображения, видео) с помощью нейросетей (Кандинский, Шедеврум) и интеграционных платформ (Альбато) для автоматизации проверки знаний.

Эффективность разработанных подходов подтверждается их апробацией в ходе внеучебной деятельности. Студенты факультета химии организуют и проводят интерактивные научно-популярные мероприятия: «ГерценЛаб» и фестиваль «Химия без воды». Команда организаторов принимала участие в выставках «Россия» (ВДНХ, Москва) и «Наука всем!» (Санкт-Петербург).

Ключевым событием стала VIII Всероссийская молодёжная конференция с международным участием «Химия и химическое образование XXI века», посвящённая 150-летию со дня рождения профессора Ю.С. Залькинда и 85-летию со дня рождения профессора В.М. Берестовицкой. Конференция прошла 24–28 марта 2025 года в РГПУ им. А. И. Герцена, в ней приняли участие около 200 молодых учёных из 15 регионов России, а также из Беларуси, Армении, Азербайджана и Узбекистана. По итогам опубликован и проиндексирован в РИНЦ сборник материалов.

Результаты проекта отражены в 3 статьях в рецензируемых журналах (в том числе в издании РГПУ), 2 статьях, принятых к печати в журналах ВАК (К1 и К2), а также в 7 тезисах докладов, представленных на 9 конференциях международного и всероссийского уровня.

Проведённое исследование подтвердило, что реализуемая в РГПУ им. А. И. Герцена программа 44.03.05 «Педагогическое образование» (профили «Химическое образование, Информатика и информационные технологии в образовании») отвечает современным тенденциям развития образования и национальным целям. Разработанное учебно-методическое обеспечение, включающее три авторских пособия, рабочие программы и календарно-тематические планы, а также внедрение цифровых инструментов и технологий искусственного интеллекта, создаёт основу для подготовки учителя будущего, способного эффективно работать в цифровой образовательной среде.

Материал подготовлен на основе заключительного отчёта о НИР «Химия и информатика: современные тенденции в подготовке учителя будущего» (РГПУ им. А. И. Герцена, 2025 г.)

Текст: Ческидова Екатерина