khimie.ru

В начальный период истории химического анализа «пробирное искусство» рассматривалось как одно из множества ремесел. Подготовка металлургов, ювелиров, аптекарей и представителей некоторых других профессий, связанных с анализом, была чисто практической и строго индивидуальной. Обучение приемам «пробирного искусства» по сути не отличалось от обучения учеников другим ремеслам, оно сводилось к реализации принципа: «Делай как я».

В высших учебных заведениях Европы курс химии появился только в начале XVIII в. Учили, естественно, не всех, преимущественно — будущих врачей и горных инженеров. Отдельного курса аналитической химии тогда еще не было, но методы и результаты химического анализа неорганических веществ составляли важней­шую часть общего курса химии. Об этом говорит содержание тогдашних учебников по химии (например, книг А. Либавия или Н. Лемери). О способах разделения и обнаружения разных веществ рассказывали на лекциях. Разумеется, чтобы подготовить специалиста, одних лекций недостаточно. Дополнявший их практикум по общей химии впервые был организован примерно в 1735 г. в Горной академии Банска-Штьявницы (в Австрийской империи). Практикум включал знакомство со свойствами руд и минералов, с техникой лабораторных работ, с приемами «пробирного искусства». Несколько позже практическое обучение студентов началам химии было организовано в ряде университетов Англии (Оксфорд) и Франции (Медицинская школа и Ботанический сад Парижского университета). Особенно высоким был уровень химической подготовки выпускников университета в городе Упсала (Швеция), где преподавал Т. Бергман, где учился Й. Я. Берцелиус.

В XVIII в. в европейских университетах стали создавать особые кафедры химии. Так, кафедра химии в Медицинской школе Парижского университета была основана в 1770 г., занимал ее аналитик Дарсе. Первым профессором химии в Берлинском университете был выдающийся аналитик М. Клапрот. В Московском университете профессор химии и доктор медицины И. Х. Керштенс в 1760-1761 гг. читал общую и специальную химию, а для тех студентов, которые «впредь к горному и монетному делу определены могут быть», — курс рудокопной и пробирной химии. Особое внимание химическому анализу уделялось в Санкт-Петербургском горном институте, основанном в 1773 г. как Горное училище. Там и была открыта первая в России кафедра химии. Лабораторный пактикум по химии включал методы определения металлов «как плавильном, так и в пробирном деле». При создании учебных лабораторий использовали опыт и оборудование лаборатории Бергколлегии. Со временем в этом вузе была создана и Первая в России самостоятельная кафедра аналитической химии (в 1899 г.). Однако еще раньше были организованы объединенная кафедра аналитической и технической химии в Петербургском университете и аналитико-органическое отделение в Московском университете.

Сведения о проведении химических анализов студент мог найти в книгах. Написанные в XVI — XVII вв. книги Агриколы, Бирингуччо, Ван Гельмонта, Бойля и других авторов содержали много ценных сведений, их применяли в учебном процессе вплоть до XIX в. Однако эти книги еще нельзя было считать учебниками в современном смысле этого слова. Настоящие учебники по химическому анализу появились лишь в XVIII в. Примером может быть изданная в 1746 г. в Германии книга И. Крамера «Пробирное искусство», где были детально освещены все известные к тому времени способы проведения анализа металлов, руд, минералов, минеральных вод и т. п. Были описаны методы анализа веществ «сухим» путем (малая металлургия), а также методы анализа «мокрым» путем (качественные реакции). Настоящими учебниками по аналитической химии можно считать появившиеся в конце XVIII в. книги И. Гетлинга, Т. Бергмана, Л. Н. Воклена и особенно книгу В. А. Лампадиуса (1801), о которых уже шла речь в первых главах. Такие книги были рассчитаны на весьма широкую аудиторию, об этом говорит, например, название изданной в 1821 г. в Германии книги К. Пфаффа «Руководство по аналитической химии для химиков, государственных врачей, аптекарей, сельских хозяев и рудознатцев». В России аналогичную роль сыграли книги В. М. Севергина. В 1798-1799 гг. В. М. Севергин прочитал в Горном институте лекционный курс, на основе которого издал в 1801 г. книгу «Пробирное искусство, или руководство к испытанию металлических руд». По своему содержанию эта книга являлась не только первым в России учебником по аналитической химии, но и практическим руководством для специалистов-металлургов. Прекрасно зная современную ему химическую литературу, В. М. Севергин в своей книге хотел «…ничего не упустить из тех открытий, кои в Новейшие времена искуснейшими химиками учинены были».

Самостоятельный курс аналитической химии в университетах Европы преподавали в самом начале XIX в. во Франции, Англии, Швеции, затем в Германии. В Московском университете лекционный курс по аналитической химии впервые начал читать Р. Д. Гейман в 1826-1827 учебном году. Были поставлены и практические занятия по качественному и количественному анализу, в частности на медицинском факультете, где преподавал А. А. Иовский.

Несколько позднее курс аналитической химии появился в университетах Санкт-Петербурга (1837), Харькова (1842) и Казани (1844) в вузах других стран Европы, а также в американских вузах.

Следует подчеркнуть, что объем накопленных человечеством знаний по химии в XIX в. был еще относительно небольшим. Все теоретические знания и практические навыки, необходимые специалисту в области химического анализа, студент мог получить при изучении курса аналитической химии. Дополнительная профессиональная подготовка студентов-старшекурсников еще не была необходимой. Освоение курса аналитической химии позволяло выпускнику самостоятельно выполнять качественный и количественный анализ неорганических веществ по известным методикам и даже разрабатывать новые методики. Разумеется, вузовская программа ограничивалась элементным анализом, определяли лишь макрокомпоненты пробы и лишь химическими методами.

Преподавать аналитическую химию в то время, как и теперь, было нелегко, но по другим причинам. Во-первых, предмет «химия» в школьной программе XIX в. отсутствовал, и студенты должны были обучаться «с чистого листа». Во-вторых, изучение химии в университете традиционно начиналось именно с изучения химического анализа. Освоив методы разделения и обнаружения веществ, студент переходил к другим дисциплинам (технология, теоретическая химия, медицинская химия и т.п.). Следовательно, на преподавателей аналитической химии ложилась особая ответственность. В-третьих, в большинстве университетов не было химических лабораторий, студентов учили анализу «чисто теоретически» По воспоминаниям тогдашних студентов (например, Ю. Либиха), часто преподаватели аналитической химии сами не умели делать анализы.

Системы обучения студентов в разных странах были весьма различны. Российская модель занимала промежуточное положение между строго регламентированной французской системой высшего образования и полной академической свободой немецких университетов. «В Германии каждый преподаватель обучал студентов тому, что считал нужным и в чем более всего разбирался сам… Свобода учить означала право каждого преподавателя излагать предмет по своему усмотрению, не придерживаясь никаких программ, которые, впрочем, отсутствовали… Последовательность изучения предметов, их количество, выбор преподавателей, посещение или непосещение лекций — все это целиком оставлялось на усмотрение студента. Обязательных экзаменов не было». В каждом университете был только один профессор химии, который в своем курсе уделял основное внимание какой-то одной отрасли этой науки, обычно той, в которой сам занимался научными исследованиями. Для последовательного освоения разных областей химии было принято переходить из одного университета в другой, обучаясь в каждом только один-два семестра.

Столь высокая степень академической свободы имела, с одной стороны, массу отрицательных последствий, с другой стороны, свои преимущества, о чем свидетельствуют успехи германской химической науки, занимавшей во второй половине XIX в. первое место. Академическая свобода позволяла лучшим немецким преподавателям работать без оглядки на официальные предписания и смело ломать устаревшие традиции. В некоторых германских университетах были поставлены на весьма высоком для своего времени уровне практические занятия по химическому анализу неорганических веществ. Знаменитой стала учебная лаборатория Ю. Либиха Гиссене, из которой вышли десятки прославленных ученых-химиков. В этой лаборатории студент занимался не только анализом. Вначале его учили технике лабораторных работ, затем качественному и количественному анализу вешеств по известным методикам, затем методам органического синтеза. В конце обучения давали тему самостоятельной работы, включавшей в себя и анализ, и синтез ряда органических соединений (прообраз современных дипломных работ). Ю. Либих стремился воспитать у своих учеников самостоятельность мышления и интерес к научным исследованиям. Сходная методика обучения, но ориентированная на анализ руд и металлов, была развита независимо от Ю. Либиха Г. И. Гессом в Петербурге. Г. И. Гесс ввел в институте систематические практические занятия по аналитической химии. Один из современников писал, что благодаря Г. И. Гессу на аналитическую химию стали обращать больше внимания и скоро она сделалась одним из главных предметов в Горном институте.

Прогрессивные тенденции в методике преподавания аналитической химии особенно последовательно проявились в деятельности К. Р. Фрезсниуса. К. Р. Фрезениус как талантливый методист полностью перестроил всю систему обучения студентов анализу. Созданная в Висбадене лаборатория Фрезениуса была не только местом его собственных исследований — очевидно, это была первая в мире специализированная учебная лаборатория аналитической химии. Каждый студент местного сельскохозяйственного института или любой приезжий мог выполнить там (самостоятельно, но под контролем опытного лаборанта) большую серию экспериментальных задач постепенно возраставшей сложности. В учебных целях К. Р. Фрезениус систематизировал аналитические задачи, объекты обнаружения (элементы), методы и методики анализа, химические реактивы, аппаратуру и даже посуду. Студенты всей Европы учились по многократно переиздаваемым учебникам К. Р. Фрезениуса. Систематический характер рассмотрения материала и логичность изложения обеспечили трудам К. Р. Фрезениуса заслуженную популярность. В течение полувека они были энциклопедией методов анализа. В результате Деятельности К. Р. Фрезениуса изучение систематического хода качественно анализа стало во всем мире важнейшей частью общей подготовки химиков, и не только химиков.

Система последовательно выполнявшихся учебных задач по качественному анализу была принята и в российских университетах. Так, в Дерптском университете студенты-химики должны были выполнить по 90 таких задач, не считая задач по количественному анализу. Последние, введенные в учебный процесс Й. Я. Берцелиусом, считались не столь важными.

Качественный анализ модельных смесей с применением групповых регентов стал для нескольких поколений химиков прекрасной возможностью изучения свойств элементов и их соединений, получения навыка проведения экспериментов, а самое главное — способом приобретения специфического «химического мышления». Трудно указать другой метод, изучение которого было бы в такой же степени полезно для общехим ческой подготовки, как систематический качественный анализ. Вот почему химические методы качественного анализа и сегодня сохраняются в программе некоторых вузов, готовящих химиков, несмотря на то что дд практического решения соответствующих задач теперь имеются гораздо более быстрые, чувствительные и надежные инструментальные методы

Большое значение преподаванию аналитической химии придавал Д. И. Менделеев. Работая в Петербургском университете, он оборудовал учебную лабораторию спектрального анализа, впервые организовал регулярные занятия по объемному анализу. Вначале Д. И. Менделеев издал краткое пособие по этому разделу, затем перевел и издал первую часть большого учебника Ш. Жерара и Г. Шанселя (качественный анализ). Д. И. Менделеев планировал издать и вторую часть этого учебника, посвященную количественному анализу. Однако оказалось, что материал зарубежного учебника устарел и не удовлетворяет его требованиям. Новый учебник был написан авторским коллективом, созданным и руководимым Д. И. Менделеевым. Ряд разделов он написал сам, в частности по анализу почв, газов, сахаристых веществ и др. А для раздела «Объемный анализ» источником послужили оригинальные лекции Д. И. Менделеева по аналитической химии, которые он с успехом читал в Технологическом институте. Впрочем не только Д. И. Менделеев, но и другие известные российские химики, преимущественно органики (Н. Н. Зинин, В. В. Марковников, Н. А. Меншуткин и др.), преподавали аналитическую химию в высших учебных заведениях России и писали учебники.

Методика преподавания химического анализа, созданная Й. Я. Берцелиусом, Ю. Либихом, Г. И. Гессом и развитая К. Р. Фрезениусом, ставила во главу угла приемы анализа, технику его проведения, но не теорию. И это естественно, нельзя было преподавать то, что еще не было выработано тогдашней наукой! Соответствующее направление в методике преподавания называют лабораторно-техническим. Оно, вне всяких сомнений, полезно и достаточно эффективно. Применяют такой подход и сейчас, особенно в учреждениях начального и среднего профессионального образования. Но для подготовки специалистов более высокого уровня лабораторно-технический подход совершенно недостаточен. Это начали понимать уже в XIX в.

Для 80-90-х гг. XIX в. была характерна острая дискуссия между сторонниками «практицизма» и сторонниками нового, «научного» подхода к преподаванию аналитической химии (вероятно, правильнее было бы называть его «теоретическим»). Сторонники научного подхода (В. Оствальд, Н. А. Меншуткин, В. В. Марковников и др.) выражались достаточно резко. В. Оствальд писал, что аналитическая химия обречена занимать прежнее подчиненное положение по отношению к другим отраслям науки, если только химики-аналитики не перестанут рассматривать химический анализ и обучать ему исключительно как эмпирической технике и искусству.

Н. А. Меншуткин и В. В. Марковников на рубеже XIX и XX в. во многом перестроили преподавание аналитической химии в ведущих российских университетах. Новая методика не сводилась к переносу акцентов освоения техники выполнения анализа на изучение его теоретических (в основном физико-химических) основ. Основная идея Н. А. Меншуткина как выдающегося аналитика-методиста заключалась в придании самим практическим занятиям характера научного исследования. Еще в 1871 г. он написал свой известный учебник «Аналитическая химия». Учебник отличался максимально возможной в то время теоретической глубиной, стремлением развить творческий подход студента к проведению анализа. Этот учебник издавался в России 16 раз, его переводили на основные европейские языки и использовали в вузах других стран. В учебнике почти не было готовых прописей и таблиц, конкретную методику анализа должен был составлять сам студент — применительно к решаемой задаче. Консультировать студентов должен был не только лаборант, но и профессор. Обязательными стали задачи по количественному анализу. Современники писали, что Н.А. Меншуткин стремится сделать из аналитической химии не работу по готовым формулам и рецептам, а работу для головы. Впоследствии этот стиль преподавания бережно сохранял известный историк химической науки Б. Н. Меншуткин, занимавший в предреволюционные годы отцовскую кафедру в Политехническом институте. Выработанный Н. А. Меншуткиным подход к обучению студентов был принят и в других российских вузах. Отметим, что в начале XX в. кроме основного курса аналитической химии уже читали небольшие спецкурсы по техническому анализу некоторых объектов (металлы, минералы, почвы), но их слушали далеко не все студенты. Обычно такие курсы изучали студенты технических и технологических вузов.

В начале XX в. в лекционные курсы по аналитической химии проникли новые теоретические положения, связанные с управлением равновесиями аналитических реакций. Соответствующие изменения в содержание курса аналитической химии первыми внесли: в Германии — В. Бётгер (1905), в России — А. М. Беркенрейм (1909), позднее — Н. А. Тананаев. В России закон действия масс, электролитическая диссоциация и гидролиз попали в обязательную программу университетского курса аналитической химии лишь в 1915 г. Еще медленнее входил в программу базового курса аналитической химии материал по физико-химическим методам анализа. Вначале их изучали в виде отдельных спецкурсов не включая в базовый курс. Так, начиная с 1890-х гг. в некоторых вузах Германии читали особые спецкурсы по колориметрии электроанализу. Несколько раньше началось изучение спектроскопии (Р. Бунзен). Конечно, в базовый курс аналитической химии сведения об инструментальных методах тоже попадали, но с большим опозданием (лишь в 1940-е гг.) и в очень небольшое объеме. В этом можно убедиться, если открыть один из лучших отечественных учебников по количественному анализу — учебник В. Н. Алексеева. Даже в последнем его издании (1972), дополненном и осовремененном научным редактором, инструментальным ₍етодам уделялось не более 10 % от общего объема, а 90 % было отдано гравиметрии и титриметрии. А ведь в химико-аналитических лабораториях промышленно-развитых государств уже к 1980-м гг. доля гравиметрических методов снизилась до 1 %, а титриметрических — до 3 %.

Конечно, студент мог познакомиться с инструментальными методами химического анализа при изучении других учебных дисциплин и особенно в ходе своей специализации на кафедре аналитической химии. Во второй половине XX в. в российских вузах становилось все больше спецкурсов по методам анализа, их суммарный объем (в часах) приблизился к объему базового курса аналитической химии. Однако спецкурсы аналитической направленности изучали лишь студенты-химики ведущих университетов, причем даже не все студенты-химики, а только те немногие, кто собирался стать профессиональным аналитиком.

Выделение из общего курса аналитической химии специальной подготовки будущих профессиональных аналитиков и создание системы спецкурсов по направлениям, методам и объектам анализа были важными и абсолютно необходимыми в истории химического образования. Однако формирование системы спецкурсов привело и к негативным побочным результатам. Появилось мнение, что в программу общего курса аналитической химии следует включать лишь достаточно устоявшийся материал, классические методы, остальное следует давать на спецкурсах. Мнение это, безусловно, ошибочно. И базовый курс аналитической химии, и сумма спецкурсов химико-аналитического профиля должны в равной степени соответствовать современному уровню науки. Цели изучения основного и специальных курсов различны, разными должны быть степень охвата учебного материала, уровень его рассмотрения, методика преподавания. Однако предмет изучения должен быть одним и тем же!

Реализация охарактеризованного выше ошибочного методологического подхода вела к консервации устаревшего содержания общего курса, отрыву вузовских кафедр аналитической химии от научных исследований ученых-аналитиков, да и от практики работы ведущих контрольно-аналитических лабораторий. Это особенно коснулось кафедр аналитической химии нехимических вузов, которые не готовили профессиональных аналитиков, а следовательно, не имели спецкурсов по новым методам анализа. В нехимических вузах базовый курс аналитической химии мог превратиться в общеобразовательную и не очень нужную дисциплин вовсе не связанную с профессиональной подготовкой выпускников. В этом случае престиж этого курса и соответствующих кафедр катастрофически снизился бы. Следует учесть еще одну опасность. В аналитические лаборатории ежегодно приходит на работу гораздо большее число молодых специалистов, чем их выпускают кафедры аналитической химии. Неизбежно становятся аналитиками и те выпускники, которые изучали аналитическую химию только в объеме базового курса. Если ограничить содержание этого курса классическими методами анализа, они просто не смогут эффективно работать в современной лаборатории.

Отмеченные тенденции рано или поздно должны были привести к новому кризису. Кафедры аналитической химии столкнулись с ним в 1970-1980-е гг. О кризисных явлениях свидетельствовали объективные данные — уменьшение числа кафедр аналитической химии и руководство ими специалистами другого профиля, сокращение часов, выделяемых вузами на базовый курс аналитической химии. Руководители аналитических лабораторий стали давать негативные отзывы о качестве подготовки молодых специалистов. О недостатках преподавания писали видные аналитики, и зарубежные (Д. Массар, X. Малисса, Р. Кельнер), и отечественные (И. П. Алимарин, Ю. А. Золотов, Л. Н. Москвин). В печати даже стали появляться торопливые статьи с хлесткими заголовками, например: «Аналитическая химия — отмирающая дисциплина?».

По мнению выдающегося венгерского аналитика Э. Пунгора, основной причиной несоответствия блестящего положения аналитической химии в науке, технике и промышленности и плачевного ее положения в вузах является прежде всего быстрое развитие нашей области. Между той аналитической химией, которая преподается в вузах, и той, которая используется для решения практических задач, время от времени образуется разрыв, он-то и привел к кризисным явлениям 1970-х гг. С мнением академика Э. Пунгора нельзя не согласиться, но его можно дополнить. По-видимому, кризисные явления характерны для таких периодов в развитии учебных дисциплин, когда их привычное содержание расходится с ведущим направлением научных исследований в со­ответствующей области науки. Негативное отношение к аналитической химии как к эмпирической дисциплине было характерно для рубежа XIX —XX вв., а это совпадает по времени с созданием теоретических основ химических методов анализа. Коренной пересмотр содержания учебных планов и учебников по аналитической химии в начале XX в. поднял эту дисциплину на новый уровень и привел к длительному периоду ее бескризисного развития. Однако в 1970-1980-е гг. бурное развитие физических методов, метрологических аспектов и общетеоретических основ анализа вновь вставило говорить, что на кафедрах аналитической химии студентов учат вовсе не тому, чему надо. Чтобы выйти на требуемый наукой и практикой уровень подготовки кадров, в конце XX в. понадобился новый пересмотр содержания курса аналитической химии; более того — пересмотр самой методологии нашей науки. Резкое изменение содержания учебной дисциплины — дело весьма болезненное, но необходимость таких изменений несомненна.