Абракадабра вместо знаний: что не так с естественнонаучным и техническим образованием в России

В школьном курсе химии и биологии встречаются заведомо ложные утверждения, независимое и критическое мышление преподавателями не поощряется, а доступность научной литературы оставляет желать лучшего. Что делать? Найти ответ на этот вопрос пытается кандидат химических наук Илья Чикунов.

Люди с высшим образованием и студенты составляют значительную часть современного российского общества. Так, по данным переписи населения, на 2020 год ~26,1 млн человек (17,8%) в РФ имели высшее образование. В 2021 году в аспирантуре обучалось более 90 тыс. человек. В 2022-м количество студентов составило 4,1 млн человек, из которых ~3 млн (~73 %) обучались прикладным и естественнонаучным специальностям. Для сравнения приведем показатели прошлых лет: в 1989 году высшее образование имели 11% населения. По данным переписи населения 2010 года, высшее образование было у 26,8 млн человек (18,7%). То есть каждый шестой россиянин — с дипломом. Цифры впечатляющие. Но каково качество этого образования, улучшается оно со временем или наоборот?

В современной России существует устойчивое представление о том, что в Советском Союзе было «лучшее в мире образование». Этот миф уже неоднократно развенчан, однако ряд известных разноуровневых фактов, таких как количество лауреатов Нобелевской премии в СССР и РФ, отзывы преподавателей о системе образования, соотношение удовлетворенности образованием и возможности успешного трудоустройства, говорит не об улучшении ситуации.

Таким образом, нельзя сказать, что «раньше было лучше» или «сейчас стало хуже» — «хуже» было всегда, разница заключается лишь в направлении «перекоса». Заидеологизированность и изоляционизм советского образования, неразбериха и взяточничество 1990–2000-х годов, погоня за рейтингами 2010-х и снова откат к изоляционизму 2020-х — ни один из вариантов не выглядит как «лучший».

Попробуем разобраться, что не так с российским естественнонаучным и техническим образованием. Чтобы получился квалифицированный специалист, человек должен пройти несколько ступеней образования. Обучение от школьного до высшего занимает 15–17 лет или больше, если человек между школой и вузом получает среднее профессиональное. Для специалиста высшей квалификации добавляются аспирантура (+ 3–4 года) и докторантура (+3 года). То есть человек затрачивает на подготовку от 15 до 20 с лишним лет. И на каждом этапе существуют проблемы, не позволяющие максимально эффективно пользоваться учебным временем. Пройдемся по этим ступеням, от школы до вуза, оставив за скобками аспирантуру.

Школа

В школах РФ обучается 17,5 млн человек. Качество образования считают низким большинство опрошенных россиян, причем с этим согласны 78% граждан с высшим образованием. При этом 68% жителей России полагают, что современное школьное образование хуже советского.

В ФГОС расписано практически всё, что относится к образованию, — от попредметных требований к результатам освоения базового курса до наличия санузлов. Требования по идее должны обеспечить некий средний уровень представлений о предмете, а углубленный уровень позволяет поступить в профильный вуз. Но следование ФГОС на практике не столь эффективно, как декларируется в стандартах.

В монографии сотрудники Московского городского педагогического университета рассматривают проблемы естественнонаучного образования детей дошкольного и младшего школьного возраста. Авторы отмечают, что одной из приоритетных задач является формирование научной картины мира как основы целостного научного миропонимания. С этим сложно не согласиться.

Учитель химии из Читы утверждает, что образовательная политика недостаточно четко сформулирована. С одной стороны, декларируется необходимость развития фундаментальных исследований, что требует качественной подготовки школьников. С другой стороны, ФГОС среднего образования предполагает, что естественнонаучные предметы относятся к предметам по выбору. Следовательно, большинство школьников изучает эти науки поверхностно. Да, это так: много ли помнит из курса химии любой взрослый, не изучавший химию в вузе? Пару формул, обычно H₂O и C₂H₅OH, и что есть некая «таблица Менделеева», который «изобрел водку».

Но если взять углубленный уровень, будет ли он достаточен? Подготовка к вузу, которую считают важной и учителя, и учащиеся, на практике ограничивается подготовкой к сдаче ЕГЭ. Для успешного поступления в вуз этого однозначно достаточно, о чем говорит количество студентов. Однако между школьным уровнем образования и вузом существует огромная пропасть, которую так и не смогли заполнить. Как во времена СССР, так и в современной России преподаватели говорят: «Забудьте всё, что учили в школе», — а новоиспеченные студенты, особенно бывшие отличники, которые «знают всё», впадают в панику, осознав, что полученные ранее знания неточны и даже неверны. Как пример — до сих пор в школьных учебниках по химии пишут, что «в природе встречаются только L-аминокислоты», что в корне неверно.

Очевидно, что в школьный курс не вместить всё. Но, уважаемые авторы и редакторы учебников, постарайтесь хотя бы не давать учащимся ложную информацию!

Про недостаточное количество практических занятий и реальное участие школьников в них можно вообще не упоминать. В плане той же химии практика осложняется еще тем фактом, что часть распространенных реактивов, например концентрированные кислоты, внесена в списки прекурсоров. Многие ли школы будут усложнять себе жизнь, связываясь с прекурсорами и бюрократической волокитой, этому сопутствующей? Более-менее приличный набор реактивов можно найти только в профильных химических лицеях.

В стандартах образования постулируется «представление о роли и месте предмета в современной научной картине мира». Тут кроется другая проблема: постулат практически ничем не подкреплен. В школьных программах не хватает междисциплинарности, а одни и те же явления, рассматриваемые в разных предметах, не совпадают во времени и слабо отражают междисциплинарную связь наук. В идеале схожие учебные темы по разным предметам, например по физике, химии и биологии, следует соотнести так, чтобы они преподавались если не параллельно, то хотя бы близко во времени. Ведь понимание того же цикла Кребса, биохимического процесса, изучаемого в курсе биологии, требует одновременно знаний и химии, и физики.

В курсе географии рассматриваются месторождения полезных ископаемых, но их состав (химия) и свойства (химия и физика) звучат для школьника как абракадабра из-за несовпадения программ по этим предметам. В результате, несмотря на закрепленную в ФГОС идею о «роли и месте предмета», учащийся не воспринимает существующие связи между направлениями науки и не видит целостной картины мира.

Эту проблему можно было бы решить двумя путями. Первый, как отмечено выше, — соотнести программы предметов, как, например, предложено в Пензенском университете для слушателей подготовительного отделения. Этот путь связан, очевидно, с серьезными временными затратами на корректировку программ. Второй возможный подход — ввести в старших классах школы новый предмет, целью которого было бы именно изучение связей между ветвями естественных наук и в рамках которого рассматривались бы такие направления, как биохимия, биофизика, физхимия, синтетическая биология, нанотехнологии; затрагивалось бы их практическое применение в микроэлектронике, регенеративной медицине и т. д. Этот подход менее затратен, поскольку требует новой программы только для одного предмета, хотя эффективность будет ниже, а «межпредметные» лакуны останутся слабо заполненными.

Следующая проблема — оторванность получаемых знаний от повседневной жизни. Эксперты отмечают редкость практико-ориентированного подхода в естественнонаучных предметах, а также то, что предлагается мало заданий, где надо объяснить реальное явление на основе имеющихся знаний, аргументированно спрогнозировать развитие какого-либо процесса. Выпускник школы может получить высший балл на ЕГЭ, но не знать, для чего в выпечку добавляют разрыхлитель, ацетат аммония, и почему он работает, или не понимать, отчего чай с лимоном светлее, чем без него. Знания об алгоритмах, полученные на уроках информатики, почему-то не используются вне этого предмета, а изучение кровеносной системы в рамках курса биологии не связывается с оказанием помощи при венозных и артериальных кровотечениях. Таких примеров можно набрать десятки, если не сотни. В Институте стратегии развития образования отмечают, что предлагаемые учащимся задания должны быть связаны с реальными аспектами жизни и окружающей среды. Для химии и биологии, например, следует выделить смежные области, в которые входят здоровье, окружающая среда и природные ресурсы, связь науки и технологий. Сюда же можно добавить связь с медициной, пищевым поведением и др. Именно наличие контекста, в который помещена проблемная ситуация задания, показывает, для чего всё-таки изучается конкретный естественнонаучный предмет.

И общее замечание к школьной системе — с советских времен не изменилось принципиальное отношение учителей к учащимся: идет упор на запоминание, а не на понимание; исследовательские инстинкты подавляются и навязываются представления о том, «как надо», «как правильно», вместо развития навыков гибкого, независимого мышления.

Пока учебники пишут авторы «советской закалки», а молодых учителей подвергают травле, здесь ничего не исправить в перспективе одного-двух поколений, до тех пор пока естественным путем не исчерпается наследие СССР в головах учителей.

Только родители могут противопоставить свой авторитет и реальные усилия этой неофициальной системе, направленной на превращение ученика в «еще один кирпичик в стене».

Несмотря на перечисленные недостатки, полученных в школе знаний хватает для того, чтобы 4 млн человек учились в вузах.

Вузы

Приходя в вуз, студенты захватывают с собой проблемы, накопленные в школах. Студент ожидает, что и здесь ему скажут, «как надо», — он не готов самостоятельно искать нужную информацию, отбирать и сопоставлять ее, делать выводы. А без этих навыков заниматься естественными науками проблематично. Сейчас в вузы пришло поколение, представители которого, с одной стороны, не видят себя в отрыве от интернета, а с другой — не умеют им пользоваться для получения конкретной научно-технической информации. Отмечается, что зуммеры предпочитают «нетрадиционные» поисковики и плохо отличают достоверные и недостоверные источники. Неумение корректно формулировать запросы не позволяет к тому же «выбраться из информационного пузыря» алгоритмов. Еще большую сложность представляет собой поиск информации на иностранных языках, что наблюдается даже у более опытных студентов — магистрантов. При этом студенты и бакалавриата, и магистратуры часто пренебрегают поиском по печатным библиотечным ресурсам. Из-за этого за бортом остается много источников, которые не были оцифрованы, но содержат ценные данные.

Следовательно, начиная с первого курса надо в первую очередь сосредоточиться на обучении студентов поиску информации, ее оценке на достоверность и релевантность. А для этого необходимо дать представление о поисковых запросах и их логике, полезных поисковых системах и их специфике, более подробно информировать студентов о том, какие ресурсы доступны в вузе. Было бы хорошо, если бы курс лекций по естественнонаучному предмету начинали именно с введения, где и как по нему искать информацию, а не ограничивались бы списком рекомендованных учебников и методичек.

Как и ученики в школах, студенты сталкиваются с несогласованностью учебных программ. Особенно это заметно на примере курса высшей математики и профильных предметов у студентов-химиков. Математический аппарат интенсивно используется в таких разделах химии, как квантовая, физическая, коллоидная химия, строение вещества и электрохимия. Но в профильных предметах начальных курсов встречаются понятия, еще не рассмотренные на занятиях по высшей математике. И наоборот: те предметы, где практически одна математика, идут позже на год или больше от завершения курса математики, когда знания уже не столь хороши. Кроме того, не все студенты понимают, какие разделы математики и зачем им потребуются в дальнейшем обучении. И снова надо либо сводить программы разных предметов, либо разрабатывать дополнительные вводные программы, например «математический аппарат физической химии».

Доступность научной литературы тоже оставляет желать лучшего — она значительно снизилась, если сравнивать с временами СССР. Возьмем для сравнения две пары близких по содержанию книг. Бочков А.Ф., Смит В.А. (1987). Органический синтез. Цели, методы, тактика, стратегия // М.: Наука — тираж составил 15 000 экземпляров при цене 1,1 руб.; Смит В.А., Дильман А.Д. (2009). Основы современного органического синтеза // М.: Бином — тираж 1600 экз., на момент печати стоила 701 руб., сейчас 5-е издание в электронном (!) виде продается за 1100 руб. Можно скачать пиратскую копию, но от этого бумажная не станет доступнее. Печатное издание б/у стоит 3999 руб. Другая пара книг: Вацуро К.В., Мищенко Г.Л. (1976). Именные реакции в органической химии: справочник // М.: Химия — тираж 11 000 экз., 2,21 руб.; Ли Дж.Дж. (2006). Именные реакции. Механизмы органических реакций // М.: Бином — 2000 экз., 320 руб. в год издания и 4999 руб. сейчас, б/у.

Химическая литература (как и техническая, биологическая и многая другая) из-за обилия больших схем, которые при чтении надо держать на виду, не подходит для чтения с экрана телефона — эти книги должны быть доступны в бумажном виде. Кто не верит, может взглянуть на схему ниже. Теперь представьте, что схему надо не только рассмотреть, но и одновременно прочитать описание процессов с подробными пояснениями. На сколько минут хватит терпения у читателя? Технологические же схемы могут занимать несколько книжных разворотов.

Такие книги должны быть доступными, чтобы студенты в неучебное время могли эту литературу пролистывать, делать выписки и пометки, обсуждать между собой. Так рождается знание и понимание предмета. Малые тиражи и высокая цена не способствуют этому. Издание книг по естественным и техническим наукам должно в большей степени финансироваться из государственного бюджета, что снизит их цену. Или же студентам стоит компенсировать бóльшую часть расходов на учебную литературу, может быть, по принципу «Пушкинской карты». Неужели средства на компенсацию походов в театр есть, а на книги — нет?

Про проблему нехватки в вузах современного оборудования и расходных материалов говорить вовсе не хочется — она не исчезла, и особенно остра в периферийных университетах, где до сих пор можно встретить технику советских времен и компьютеры, отстающие на пару поколений от современных. Понятно, что, пользуясь устаревшим оборудованием, студенты не получают востребованных навыков. Крупные компании, заинтересованные в том, чтобы на работу в них устраивались хорошо подготовленные выпускники, сотрудничают с вузами, спонсируют научные мероприятия и покупку оборудования. Но это скорее исключение, чем правило. Бизнесу стоило бы более плотно взаимодействовать с образованием. Ведь плохо подготовленные студенты сейчас — это низкоквалифицированные специалисты в будущем.