В статье рассматривается проблема несоответствия между высоким уровнем усвоения теоретического материала и недостаточной сформированностью критического мышления и умений самостоятельного решения исследовательских задач у студентов-химиков. Цель исследования состоит в эмпирической оценке эффективности интеграции проблемного обучения и лабораторных практикумов исследовательского типа в структуру курса химии для развития указанных компетенций. Педагогический эксперимент был проведен на базе кафедр неорганической химии, химического и экологического образования в течение четырех семестров (2021-2023 гг.) с участием 86 студентов третьего курса, разделённых методом случайной выборки на экспериментальную (n = 42) и контрольную (n = 44) группы с сопоставимым исходным уровнем подготовки. В экспериментальной группе лабораторные занятия строились на решении открытых проблемных кейсов, требующих самостоятельного поиска информации, планирования эксперимента, интерпретации данных и групповой рефлексии; в контрольной сохранялась традиционная модель «инструктивного» практикума и решения типовых задач. Диагностика включала адаптированную версию теста критического мышления Уотсона-Глейзера (входной и итоговый замер), экспертную оценку исследовательских проектов и лабораторных отчётов по ряду критериев (глубина интерпретации, анализ погрешностей, оригинальность выводов) по 10-балльной шкале, а также количественно-качественный анализ обращений студентов к преподавателю. Статистическая обработка проводилась в пакете SPSS с использованием t-критерия Стьюдента, корреляционного и регрессионного анализа при уровне значимости α = 0.05. Установлено, что в экспериментальной группе уровень критического мышления вырос с 41,3 до 70,1% (прирост 28,8 п.п., p 0.001) при статистически незначимом изменении показателя в контрольной группе (3,3 п.п.); доля студентов, самостоятельно выполняющих проблемную лабораторную задачу, в экспериментальной группе достигла 78,8% против 16,7% в контрольной, а интегральное качество отчётов почти вдвое превысило аналогичный показатель (8,27 против 4,33 балла). Выявлена сильная положительная корреляция (r > 0.75) между уровнем критического мышления и успешностью решения исследовательских задач в экспериментальной группе, что свидетельствует о системном влиянии интегрированной модели проблемного обучения и исследовательских практикумов на формирование целостной структуры профессиональных компетенций будущих химиков и обосновывает целесообразность её масштабирования в практике высшего химического образования.
The article addresses the discrepancy between the high level of theoretical knowledge acquisition and the insufficient development of critical thinking and independent research problem-solving skills among students in chemical engineering programs. The aim of the study is to empirically assess the effectiveness of integrating problem-based learning and research-oriented laboratory practicums into the structure of a chemistry course for the development of these competencies. A pedagogical experiment was conducted at the Department of Inorganic Chemistry and Department of Chemical and Environmental Education over four semesters (2021- 2023) with the participation of 106 third-year students randomly assigned to an experimental (n = 52) and a control (n = 54) group with comparable initial preparation levels. In the experimental group, laboratory sessions were organized around solving open-ended problem cases requiring independent information search, experiment planning, data interpretation, and group reflection; in the control group, the traditional model of an «instructional» practicum and standard problem solving was maintained. Diagnostics included an adapted version of the Watson-Glaser critical thinking test (pre- and post-assessment), expert evaluation of research projects and laboratory reports based on several criteria (depth of interpretation, error analysis, originality of conclusions) on a 10-point scale, as well as a quantitative and qualitative analysis of students’ inquiries to the instructor. Statistical processing was carried out in SPSS using Student’s t-test, correlation, and regression analysis at a significance level of α = 0.05. It was found that in the experimental group the level of critical thinking increased from 41,3 to 70,1% (a gain of 28.8 percentage points, p 0.001), while the change in the control group was statistically insignificant (3.3 percentage points); the proportion of students independently completing a problem-based laboratory task reached 78,8% in the experimental group compared to 16,7% in the control group, and the overall quality of reports was nearly twice as high (8.27 versus 4.33 points). A strong positive correlation (r > 0.75) was identified between the level of critical thinking and the success in solving research tasks in the experimental group, indicating the systemic influence of the integrated model of problem-based learning and research practicums on the formation of a coherent structure of professional competencies in future chemists and supporting the feasibility of its broader implementation in higher chemistry education.