В условиях модернизации современного образования наиболее популярными в системе высшего профессионального образования становятся интерактивные методы обучения, которые наиболее соответствуют личностно-ориентированному подходу, включающие в том числе и кейс-технологии [1].

Сама технология кейсов была разработана и применена в начале XX в. в США учеными Гарвардского Университета. Обучение происходило по определенной схеме – учеников просили озвучить конкретную ситуацию, т.е. проблему, а затем произвести анализ этой ситуации [2].

В настоящее время существует множество определений кейс-технологий. Так, например, В.Я. Никитин представляет кейс-технологию как информационный комплекс, который позволяет понять ситуацию [3]. Другое определение этой же технологии дает Г.К. Селевко. Он рассматривает кейс-технологию как обучение при помощи анализа конкретных ситуаций [4]. Кроме этого, существует еще одно определение данной технологии, которое предлагает И.В. Гладких, – это методически организованный процесс анализа конкретных ситуаций, в ходе которого у слушателей развиваются профессиональные навыки [5].

На основе вышесказанного можно предположить, что конкретного определения кейс-технологий не существует и ключевым понятием здесь является «анализ конкретных ситуаций».

Кейcы как вид учебных изданий различаются как по форме подачи материала, так и по cтилю изложения. Учебный кейс – это специально подготовленный учебный материал, содержащий методически структурированное описание ситуаций, заимствованных из реальной практики, представленное в адаптивном виде для постановки и принятия решений в учебных целях.

Создание нового кейса состоит из нескольких этапов, таких как: поиск источника кейса; сбор данных для кейса; макетирование содержания кейса; апробация кейса в аудитории.

Кейс-cтади – это вид учебного занятия, сочетающий в себе несколько форм и методов организации работы студентов в процессе использования кейс-технологий (рис. 1):

Рис. 1. Основные этапы кейс-стади

Цель исследования

В данной статье описан опыт использования кейс-технологии при обучении будущих педагогов в Арзамасском филиале ННГУ.

Материал и методы исследования

В статье представлены материалы, полученные с помощью теоретического анализа научно-методической литературы и описания опыта по использованию кейс-технологии при обучении будущих педагогов в Арзамасском филиале ННГУ для формирования учебно-познавательного интереса обучающихся в практике преподавания естественнонаучных дисциплин, реализуемых по направлению подготовки «Педагогическое направление», профилю «Химия».

В частности, биохимия как учебная дисциплина играет важную роль в профессиональной подготовке будущих педагогов в области естественнонаучного образования, так как формирует знания о химическом строении и о химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности человека, закономерностях и особенностях его метаболизма. Приведем пример кейсов, используемых в учебном процессе при изучении различных тем, способствующих формированию необходимых профессиональных компетенций студентов [6, 7].

1. Тема «Энергетический обмен». Около 70% суточного количества АТФ организм в состоянии покоя использует для обеспечения работы многих важных органов. Теоретические расчеты показали, что каждый из них производит АТФ в сутки в несколько раз больше собственной массы (табл. 1). Какой основной процесс обеспечивает клетки этих тканей энергией в виде АТФ?

Таблица 1

Производство АТФ различными органами за одни сутки

Вопросы и задания

1) изобразите схему дыхательной цепи митохондрий и опишите механизм синтеза АТФ, сопряженный с этим процессом;

2) укажите возможные значения коэффициента фосфорилирования и факторы, влияющие на его величину;

3) объясните, на какие процессы используется основное количество АТФ в тканях, указанных в таблице.

2. Тема «Строение и функции белков». В прошлом в судебной медицине при подозрении на отравление человека препаратами мышьяка основным методом исследования было определение его содержания в волосах. Такое исследование может быть проведено даже спустя много лет после смерти человека. Пример – исследование волос Наполеона Бонапарта, болезнь которого, приведшая к смерти, по описанию очевидцев напоминала отравление мышьяком. Арсенит – самая токсичная форма мышьяка – может ковалентно связываться с SH-группами белков, например кератина, который синтезируется в волосяных фолликулах и включается в структуру волос?

Вопросы и задания:

1) напишите формулу аминокислоты, в составе которой имеется SH-группа;

2) используя схемы реакций, покажите роль этой аминокислоты в формировании структуры белков;

3) объясните, почему при остром отравлении препаратами мышьяка в первую очередь поражаются ткани, где идет синтез белков, например органы ЖЕК, клетки волосяных фолликулов.

3. Тема «Строение и функции аминокислот». Аминокислоты в составе белков человека могут существовать в разных стереоизомерных формах – D и L. В организме человека при его рождении присутствуют только L-изомеры, но они претерпевают очень медленное и самопроизвольное ферментативное превращение в D-изомеры со скоростью 0,1–0,14% в год. Для определения процентного содержания D- и L-изомеров аспартата, метионина, других аминокислот, как правило, берут зубную ткань – дентин или хрусталик глаза. В каких областях науки может быть использовано это явление?

Вопросы и задания:

1) назовите процесс, который приводит к образованию D- и L-изомеров;

2) объясните, какая аминокислота не участвует в этом процессе и почему;

3) представьте формулы D- и L-изомеров аспартата, метионина, лизина; дайте характеристику их радикалам;

4) предположите, в каких случаях ученые используют метод определения D- и L-изомеров аминокислот в дентине зубов.

4. Тема «Ферменты». Препарат лизобакт (лизоцим+пиридоксин) применяют при воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей, сопровождающихся кашлем, образованием вязкой мокроты. Он содержит фермент лизоцим, обладающий антибактериальным эффектом (вызывает лизис бактериальной стенки). Витамин В6 стимулирует некоторые ферментативные реакции и обладает противовоспалительным действием. При изменении температуры и рН среды активность препарата уменьшается. Объясните причину данного явления.

Вопросы и задания:

1) объясните, каковы оптимальные условия для работы данного фермента, нарисуйте графики зависимости скорости реакции, катализируемой лизоцимом, от рН и температуры, объясните причину изменения его активности при изменении рН и повышении температуры до 650С;

2) рассчитайте удельную активность фермента, если 10 мг лизоцима катализирует образование 1500 мкмоль продукта за 3 минуты;

3) укажите, в состав какого фермента входит витамин В6 И какие ферменты используют этот кофермент (назовите класс и подкласс ферментов, тип катализируемой ферментативной реакции).

5. Тема «Метаболизм». Молодая женщина решила снизить массу тела и отказалась на несколько месяцев от приема пищи, содержащей жиры. Ее рацион содержал повышенное относительно нормы количество углеводов, в результате чего масса тела не только не уменьшилась, но и увеличилась. Объясните причину повышения массы в данном случае.

Вопросы и задания:

1) назовите суточную норму углеводов при нормальном режиме питания и поясните, как меняется индекс инсулин/глюкагон в ситуации, описанной выше;

2) представьте схему метаболического пути обмена жиров, повышение скорости которого привело к увеличению массы тела;

3) изобразите схему метаболического пути обмена жирных кислот, скорость которого увеличивается в этих условиях;

4) опишите способы регуляции процесса, описанного в предыдущем пункте, напишите регуляторную реакцию этого процесса, назовите ключевой фермент, его активаторы и ингибиторы;

5) перечислите метаболические пути катаболизма глюкозы, которые обеспечивают образование субстратов для синтеза жирных кислот, и компоненты, образующиеся из глюкозы, необходимые для его протекания.

6. Тема «Обмен углеводов». Иприт (дихлордиэтилсульфид) – бесцветная маслянистая жидкость с запахом чеснока или горчицы, называемая поэтому «горчичный газ». Иприт был применен Германией в 1917 г. во время боевых действий у бельгийского города Ипр и был назван «король отравляющих веществ». Общее отравляющее действие иприта обусловлено необратимым подавлением тканевого дыхания и нарушением углеводного обмена. Наиболее вероятная причина этого – ингибирование ипритом активности гексокиназы. Почему подавление функции этого фермента привело к гибели солдат, попавших под «ипритовый дождь»?

Вопросы и задания:

1) напишите схему реакции, катализируемой гексокиназой;

2) укажите возможные пути обмена углеводов, которые будут нарушены при ингибировании данного фермента ипритом;

3) укажите физиологическое действие процессов, в качестве примера напишите схему одного из них.

7. Тема «Строение и функции белков» Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) – неспецифический показатель воспалительных процессов, который определяют путем добавления в пробу крови 5%-ного раствора цитрата натрия. В норме эритроциты несут отрицательный заряд, за счет которого они отталкиваются друг от друга. СОЭ в основном определяется степенью их агрегации за стандартный отрезок времени, которая зависит от величины заряда их мембраны и белкового состава плазмы крови. При воспалительных процессах в крови больных повышается содержание анионных белков (фибриногена, С-реактивного белка и др.). Что вы можете сказать о состоянии здоровья ребенка 4,5 месяца, у которого СОЭ в крови 23 мм/ч? При ответе используйте данные таблицы 2. Для ответа:

1) напишите в ионизированной форме формулы радикалов аминокислот, входящих в состав белков плазмы крови и определяющих их заряд;

2) укажите, какие аминокислотные остатки преобладают в этих белках, если известно, что их ИЭТ лежат в кислой среде;

3) объясните, почему при повышении содержания в крови белков – маркеров воспалительного процесса снижается заряд мембраны эритроцитов.

Таблица 2

Показатели СОЭ в норме

8. Тема «Матричные биосинтезы». Зидовудин (азидотимидин) – одно из средств лечения больных с синдромом приобретенного иммунодефицита (СПИД) или носителей его вируса (ВИЧ). Это соединение близко по структуре к тимидину, входящему в состав ДНК (рис. 2). В клетке азидотимидин подвергается ферментативному фосфорилированию (к нему присоединяются три фосфатные группы) и образует активную форму препарата – аналога одного из субстратов с синтезе ДНК. Каков молекулярный механизм действия данного препарата? Для ответа:

1) назовите принцип действия препарата и приведите схему процесса, в котором участвует данное вещество;

2) укажите побочные эффекты препарата и объясните их причины;

3) объясните, почему лечение более эффективно на ранних стадиях заражения.

Рис. 2. Азидотимидин

При оценивании кейсов используются следующие критерии, приведенные в табл. 3.

Таблица 3

Критерии оценки кейса

* Прим. Не сформирован признак – 0 баллов, признак четко не выражен – 1 балл, признак выражен четко – 2 балла. Максимальная оценка задания 10 баллов

Заключение

В процессе обсуждения заданий данных кейсов осуществляется перенос знаний из области учебной в область профессиональной деятельности, условием формирования которой является вовлечение будущих педагогов в оперирование специальной терминологией, выступающей средством профессиональной коммуникации.

Систематическое использование кейс-технологий способствует не только эффективной реализации системно-деятельностного подхода в обучении, но и активизации познавательной деятельности студентов, выработке у них навыков критического мышления, формированию прочных естественнонаучных знаний и опыта в профессиональной деятельности [8, 9].