Учебный химический эксперимент занимает ведущее место в обучении химии. Химический эксперимент является специфическим методом обучения химии, поскольку отличает процесс обучения химии от обучения другим учебным предметам естественнонаучного цикла. Ряд методистов-химиков рассматривают эксперимент как специфический метод и средство обучения химии. Именно поэтому применение химического эксперимента в обучении является одной из наиболее разработанных проблем в методике обучения химии.

Однако широкое использование информационно-коммуникационных технологий в химическом образовании обусловило появление нового вида учебного химического эксперимента - виртуального эксперимента. В связи с этим возникло множество вопросов: что следует понимать под виртуальным химическим экспериментом, какие типы его существуют, где и как необходимо использовать виртуальный химический эксперимент.

Под виртуальным химическим экспериментом мы понимаем вид учебного химического эксперимента, в котором средством демонстрации или моделирования химических процессов и явлений является компьютерная техника.

В современной методике обучения химии проблема типологии виртуального химического эксперимента и его использования на уроке является практически неизученной. Мы выделяем два основных типа виртуального химического эксперимента - виртуальные демонстрации и виртуальные лаборатории. Рассмотрим их сущность более подробно.

Виртуальная демонстрация - компьютерная программа, воспроизводящая на компьютере динамические изображения, создающие визуальные эффекты, имитирующие признаки и условия протекания химических процессов. Такая программа не допускает вмешательства пользователя в алгоритм, реализующий ее работу.

В своей работе при объяснении нового материала я широко использую богатую коллекцию демонстрационных материалов к урокам, содержащуюся в представленном электронном издании.

В раздел «Информационно-справочные материалы» у меня включены:

Коллекция - тематические материалы, содержащие различные мультимедиа компоненты (фото, видео, анимации, графику, формулы, учебные тексты).

Информация об ученых-химиках.

«Виртуальная лаборатория» является помощником при подготовке обучающихся к предметной олимпиаде, к итоговой аттестации выпускников. Занятия элективных курсов по химии, консультации по предмету я часто провожу в кабинете информатики.

В разделе «Тесты» предоставлены средства для тестирования, полученных обучающимися знаний.

Раздел «Задачи» предназначен для выработки у обучающегося навыков в решении расчетных задач по химии. Задачи по каждому разделу расположены в порядке возрастания сложности, что позволяет учащемуся с недостаточной исходной подготовкой постепенно освоить решение усложненных задач. Раздел «Задачи» охватывает все основные виды расчетных задач из школьного курса химии. Этот раздел представляет особую ценность при самостоятельной подготовке обучающихся к занятиям и экзаменам.

Виртуальная лаборатория - компьютерная программа, позволяющая моделировать на компьютере химический процесс, изменять условия и параметры его проведения. Такая программа создает особые возможности для реализации интерактивного обучения.

Виртуальные лаборатории могут моделировать условия возникновения и признаки протекания химических реакций на качественном уровне. Примером виртуальных лабораторий такого типа является анимация химических процессов (ИНИС-СОФТ, РБ), ChemLab, Yenka и др.

Кроме того можно выделить виртуальные лаборатории, иллюстрирующие закономерности протекания химических реакций на количественном уровне. Количественные изменения в этом случае интерпретируются в виде графиков и числовых таблиц. К виртуальным лабораториям такого типа следует отнести HyperChem, ChemStations, ChemCAD и др.

Виртуальные лаборатории смешанного типа позволяют моделировать признаки, условия и закономерности протекания химических процессов (например, Crocodile Chemistry).

Предложенная классификация виртуального химического эксперимента создает основу для разработки методики его использования в практике предметного обучения химии. При этом необходимо выявить основные методические требования к демонстрированию виртуальных опытов на уроках химии. К ним, в первую очередь, относятся наглядность, простота, надежность и необходимость теоретического объяснения результатов эксперимента.

Виртуальные лаборатории позволяют моделировать химический эксперимент, который по каким либо причинам невозможно реализовать в школьной химической лаборатории (дороговизны реактивов, опасности, временных ограничений). Компьютерные модели позволяют получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации сложных или опасных химических опытов, воспроизвести их тонкие детали, которые могут ускользать при проведении реального эксперимента. Компьютерное моделирование позволяет изменять временной масштаб, варьировать в широких пределах параметры и условия проведения опыта, а также моделировать ситуации, недоступные в реальном эксперименте.

Выполняя лабораторные опыты и практические работы с использованием виртуальных лабораторий, обучающиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности, на практике убеждаясь в их достоверности. Естественно, что эта практическая деятельность учеников не может осуществляться без руководящего слова учителя.

Важным достоинством виртуального учебного эксперимента является то, что обучающиеся могут возвращаться к нему много раз, что способствует более прочному и глубокому усвоению материала. При этом мои наблюдения показывают, что методически правильно организованная работа в виртуальной лаборатории способствует более глубокому формированию экспериментальных умений и навыков, чем аналогичный демонстрационный эксперимент.

Как показывает анализ контрольных работ по химии, большинство выпускников, решая сложные химические задачи, не могут справиться с легкими вопросами, касающимися лабораторного оборудования, техники безопасности, применения веществ в быту, распознавания веществ. Это следствие хорошей теоретической подготовки и недостаточного экспериментального опыта. Обучающиеся, прошедшие через практику работы в «Виртуальной лаборатории» легко справляются с подобными заданиями. А главное - для обучающихся химия из сложного и скучного предмета превращается в интересную экспериментальную науку о веществах.

Таким образом, разработка проблемы использования различных типов виртуального химического эксперимента открывает новые перспективы для дальнейших исследований. Именно поэтому проблема использования виртуального эксперимента в обучении химии занимает одно из важнейших мест в разработанной мною «Виртуальной лаборатории» и является основным системообразующим компонентом, в созданной нами системе подготовки обучающихся к использованию информационно-коммуникационных технологий в предметном обучении химии.

1

2. Кенже А., Нурмаханова Д., Некоторые проблемы организации дистанционного обучения химии // Межд.студ.науч.вестник, Москва. – 2015. – № 5. – С. 330-331.

3. Beknazarova A.B., Nurmahanova D.E., Kenzhe A.B., Meiirova G.I. The stages of devolepment of distance learning in Kazakhstan // Science and Education. Materials of the X international research and practice conf. (Munich, December 9-12, 2015), – Munich, 2015. – P. 81-86.

4. Карпенко О.М., Фокина В.Н., В.А. Басов, А.Н. Васьковский. Особенности реализации инновационных видов занятий в учебном процессе Современной гуманитарной академии на базе программного комплекса «Вебинар»// Дист.вирт.обуч. – 2015. – № 6. – С. 46-62.

5. Стародубцев В.А. Сетевые сервисы в дистанционном инженерном образовании / В.А. Стародубцев, О.Б. Шамина //Дистанционное и виртуальное обучение. – 2011. – № 11. – С. 17 – 22.

6. Третьяк Т.М. Web-сервис Comdi: использование в образовании / Т.М. Третьяк, Д.С. Скрипников, С.В. Кривенков // Школ.технол. – 2011. – № 6. – С. 100-114.

7. Нагаева И.А. Виртуальное образовательное пространство вуза как эффективная форма организации педагогического процесса. / Межвуз. Сб. науч.тр. «Инновационные технологии». – 2012. – Т. 5 – С. 160 – 165.

8. Нурмаханова Д.Е., Бекназарова А.Б., Мейірова Г. Методические основы организации дистанционного обучения при изучении химии // Вест. КазНПУ, сер.ест.геогр. Алматы. – 2015. – № 4. – С. 87-93.

9. Татенов А.М. Виртуальные лабораторные работы: хромосомная и теплофизическая лаборатория / XII Международная конференция-выставка «Информационные технологии в образовании» («ИТО-2012»). Ростов, 15–16 ноября 2012 года. URL: http://ito.edu.ru/2002/II/1/II-1-1261.html. (дата обращения: 20.06.2016).

10. Гавронская Ю.Ю., Алексеев В.В. Виртуальные лабораторные работы в интерактивном обучении физической химии // Изв.РГПУ А.И. Герцена. – 2014. – № 168. – С. 79–84

11. Князева Е.М. Лабораторные работы нового поколения // Фунд. Иссл. – 2012. – № 6. – С. 587–591.

12. Ибрашева Р.К., Сулейменова М.Ш., Алмабеков О.А., Виртуальная лаборатория – как средство активизации учебного процесса /Мат.межд. научно-практ.конф.«Инновационное развитие пищевой, легкой промышленности и индустрии гостеприимства» (Алматы, 16-17 октябрь, 2014). – Алматы, 2014. – С. 309-312.

13. Бородина Н.В., Щестакова Т.В. Модель организации и проведения лабораторного практикума в дистанционном обучении//Образование и наука, – 2006. – № 4. – С. 52-62.

В статье рассмотрены методы организации учебного процесса дистанционного обучения (ДО) химии в педагогических вузах, изучены особенности разработки сетевых практических занятии: вебинара и виртуальных лабораторных работ по органической химии. Проанализированы научные работы по виртуальным курсам химии, программы на основе которых можно организовать занятия в сети в чатах, форумах.

Разработаны адаптированные методики организации вебинара и виртуальной лаборатории по отдельным темам алифатических соединений, апробированы на учебном процессе педагогических университетов. Полученные результаты показывают заинтересованность и психологическую готовность студентов к сетевым интерактивным практикумам по химии. Итоги исследовательской работы оформлены в виде методических указаний по организации электронных практикумов по органической химии педагогических вузов и предложены для использования в вариантах комбинирования с традиционными методами обучения и для эффективной организации самостоятельных работ студентов. Разработанная методика может быть применена также при организации ДО вузовского курса химии. Работа выполнена в рамках научно-исследовательской работы магистранта и докторанта PhD.

Международная комисия ООН по проблемам образования, науки и культуры предлагает два основных принципа современного обучения: «образование для всех» и «обучение всю жизнь». Лидирующую роль здесь может играть дистанционное обучение, основанное на передовых достижениях технологии. В соответствий с принципом гуманизации учебного процесса Болонской деклараций дистанционное образование, использующее современное информационно-коммуникационые технологии позволяет качественно обучить новое поколение педагогов с учетом индивидуальных возможностей и потребностей каждого.

Общепризнано, что СДО на данный момент является наиболее выгодной технологией образовательного процесса, позволяющая решить актуальную проблему образовательной системы - обеспечение качественного и доступного обучения для всех желающих. Это одна из главных целей развития СДО . Наряду с этим, хочется отметить, что ДО один из современных эффективных инновационных методов при изучении химии в вузах, формирований коммуникативных компетенции студентов, подготовке высокообразованных, квалифицированных и конкурентоспособных специалистов.

При изучении и анализе фактов по развитию процесса дистанционного обучения в Казахстане, обзоре работ иследователей-педагогов мы обратили внимание на недостаточность опыта использования технологии ДО в образовательных учреждениях, несистематизированность имеющихся данных по применению ИКТ и разнохарактерность результатов экспериментов по научно-педагогическому исследованию их .

Исходя из этого мы поставили цель исследовать имеющиеся методики по ДО в вузах, в том числе по химии, и на их основе разработать методику ДО органической химии адаптированной для педагогических университетов. Изучили доступные методы организации сетевых практических занятий химии, анализировали методические основы создания электронных учебных материалов для таких целей.

В первую очередь, мы обратились к опытам организации сетевых семинарских занятий, поскольку при интерактивном обучений граница между лекционными и практическими занятиями несколько нивелируются. В зависимости от подготовленности аудиторий или сложности изучаемого нового материала одну и ту же тему можно изучать в виде интерактивного семинара или лекции.

Термин вебинар, по другому on-line семинар, впервые официально зарегистрирован как товарный знак в США в 1988 году. В начальный период развития сети интернет еще использовалось понятие «веб-конференция», означавшее способ организаций связи в виде чатов и форумов в асинхронном и синхронном режиме .

На вебинарах используются все виды традиционных учебников и справочников, дидактических материалов, в том числе их электронные варианты. Так же широко применяются аудио, видео материалы, электронные учебники и учебные пособия, специальные компьютерные программы. Для организации веб-семинара разработаны различные площадки, например, бесплатные программы BigBlueButton и OpenMeetings, мecceнджepы Microsoft Lync и Skype, pоссийский продукт Comdi, система для вeбинapов WebEx Cisco и др. Из расмотренных для эксперимента выбрали программу www.webinar.ru, как доступную и бесплатную площадку с удобным интерфейсом .

Во время педагогического эксперимента испытаны основные возможности предоставляемые программной площадкой www.webinar.ru, в частности работа с текстовым форумом. При подготовке вебинара были разработаны учебные материалы по отдельным темам органической химии в интерактивной форме, занятия проводились в on-line и of-line режиме. В ходе исследования выявлено, что данная программа студентами воспринимается легко, трафик доставки пакета учебных материалов студентам достаточно высокая, а также удобна для организации обратной связи.

Следующая использованная нами для испытания программа-методика организации вeб-ceминaра FastStone Capture предоставляет возможность записи (протоколирования) занятия. Студенты отметили это как преимущество, так как дает возможность работы над ошибками, повторного просмотра и тренинга.

Анализируя научные публикации мы решили использовать 3-уровневую схему организаций вебинара, одобренную большинством педагогов-исследователей . По данной методике сетевой семинар состоит из следующих этапов: подготовительный; проведение самого вебинара; заключительный период. Для педагогического эксперимента нами были разработаны cубмaнифecт дисциплины «Оpгaническая химия. Aлифaтические соединения», состоящий из мoдулей-юнитов, на основе выбранной схемы проекты вебинара по отдельным темам для студентов специальности 5В011200-Xимия.

В модульных образовательных программах, разработанных по кредитной технологии принятой в казахстанских вузах, значительно сокращены контактные часы обучения. В связи с этим возникла необходимость усовершенствования практических занятий, а при изучений химии, в первую очередь, лабораторных практикумов. В дальнейшем нами составлена методика организации виртуальных лабораторных занятий по органической химии для студентов 2-курса педагогической специальности 5В011200-Xимия. Поставлена цель комбинирования традиционных форм демонстрационных экспериментов с различными видами виртуальных работ.

Задача сетевых лабораторных занятий, в нашем рассмотрений, подготовка обучающихся к выполнению отдельных химических экспериментов в реальных условиях. Виртуальные лабораторные работы позволяют активно использовать ИКТ, применять интерактивные методы организации занятия, разные формы изучения и освоения закономерностей химических взаимодействий. Немаловажно, что большая часть виртуальных экспериментов можно выполнять самостоятельно в любое удобное для обучающегося время, тем самым мотивировать студента освоить новые инновационные технологий согласно современному образовательному стандарту.

В работе дается следующее определение виртуальной лабораторий -как интегрированной информационной системы состоящей из учебных, учебно-методических, экспериментальных, справочных, а также контролирующих и тестирующих материалов. Существуют виртуальные лаборатории для вузов по неорганической, общей и органической химии: Chemlab, Crocodile Chemistry 605, Virtual Chemistry Laboratory, Dartmouth ChemLab. Есть данные о разработанных на их основе виртуальных лабораторных работах некоторых вузов, в том числе ряда российских .

Основная ценность виртуальных лаборатории в содержательности, а удобная навигация, красочность, скорость загрузки и другие опции являются дополнительными элементами. На основе одного электронного юнита/модуля лабораторных работ можно разработать разнообразные интерактивные модели изучения химической реальности считают авторы .

Основной алгоритм разработки виртуальных лабораторных работ: определение цели и выбор имитаторов, коррекция цели; постановка содержательного и дидактического задач; составление сценария, апробация и сопоставление результатов с реальными, редактирование сценария. Преимущества и недостатки организации виртуальных лабораторий обсуждены в ряде работ .

На основе вышеприведенных исследований нами были разработаны сценарий виртуальных интерактивных лабораторных работ по дисциплине «Оpгaническая химия. Aлифaтические соединения» для студентов специальности 5В011200-Xимия. После контактной и дистанционной апробации был скорректирован и составлен проект методических разработок по виртуальному лабораторному практикуму данного раздела органической химии для педагогических университетов.

Например, сценарий лабораторных работ по темам «Алкины», «Спирты» включают теоретическую часть в интерактивной форме, вопросы и тесты для самопроверки; экспериментальная часть состоит из расчетных задач, моделирования исходных и конечных веществ, прогнозирования вероятности взаимодействия. Дополнены анимационными и видео экспериментами. Заключительная часть выполняется записью расчетов, наблюдений и выводов, заполнением подготовленых таблиц.

Мнение студентов участвующих в педагогическом эксперименте о предложенных формах организации виртуальных лабораторных работ были определены после каждого занятия во время обратной связи. Например, при изучений спиртов 34 % студентов наиболее информативным посчитали электронные задания для самопроверки, моделирование веществ и процесса; 33 % - анимационные опыты по качественному анализу; оставшиеся 33 % - видеодемонстрацию опытов по химически свойствам. Примерно равномерное распределение предпочтений студентов показывают, что предложенные формы виртуальных экспериментов по органической химии достаточно информативны и взаимно дополняют друг друга.

К концу семестра было проведено анкетирование студентов участвовавших в эксперименте по оценке эффективности применения виртуальных практических занятий по изучаемому разделу органической химии. Результат опроса показал, что большинство студентов (72,15 %) поддерживают электронную подачу учебного материала в виде гипертекста, легко воспринимают виртуальную форму изучения структуры и свойств органических веществ.

По ходу эксперимента были анкетированы студенты и магистранты химических специальностей двух педагогических вузов г. Алматы с целью выявления их уровня информированности о формах организации и применения дистанционного обучения в целом и в частности, при изучении химических дисциплин. Участвовали в опросе 79 человек, из них 41 студенты 1-4 курсов и 18 магистранты Казахского национального педагогического университета, 20 студенты 2-курса Казахского государственного женского педагогического университета.

Результаты анкетирования показали, что в целом студенты хорошо воспринимают и поддерживают дистанционную форму обучения. Например, на вопрос о достоинствах ДО ответили: возможность использования современных ИКТ - 57 %; исключение психологических затруднений при сдаче экзаменов - 51 %; развитие творческих подходов и способности к самостоятельной работе обучающихся - 51 % и т.д.

На вопрос о целесообразности введения ДО: 60 % студентов считают, что при сетевом обучении возможно получить качественное образование, 50 % - положительно отнеслись введению различных форм виртуального обучения. На следующий вопрос «Какая форма обучения для вас более премлимо?»: 36 % поддержали форму применения элементов ДО при традиционном обучений; 18 % - дистанционное обучение; 46 % - выбрали дневную форму обучения. Интересное наблюдение, большинство студентов обоих университетов заинтересовались возможностью сочетания разных форм обучения, а магистранты преимущественно выбрали ДО.

Таким образом, можно сделать вывод, что дистанционное обучения посредством создания целостной информационной системы образовательного процесса способствует повышению уровня знаний студентов. Во вторых открывает доступ к мировому информационному пространству, повышает научную и творческую заинтересованность обучающихся, способствует подготовке квалифицированного и конкурентоспособного специалиста. Результаты исследования показывают готовность и заинтересованность студентов применению ИКТ и ДОТ в образовательном процессе системы школа-вуз. Предложенная нами методика организации обучения химии в виртуальном пространстве будет полезным в этом русле.

Библиографическая ссылка

Нурмаханова Д.Е, Бекназарова А.Б., Мейирова Г. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИИ ПО ХИМИИ // Международный журнал экспериментального образования. – 2016. – № 9-1. – С. 127-130;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10463 (дата обращения: 06.04.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Ларина Елена Александровна

Муниципальное образовательное учреждение средняя образовательная школа №45 Тракторозаводского района г.Волгограда

Виртуальный эксперимент на уроке химии.

Развитие познавательных интересов учащихся в процессе обучения имеет большое значение для любого учебного предмета. В изучении химии есть свои особенности, которые учителю важно иметь в виду. Прежде всего, это касается использования учебного химического эксперимента, широко применяемого в школе в различных формах. Чтобы успешно преподавать химию, учителю необходимо овладеть школьным химическим экспериментом, в результате которого учащиеся приобретают необходимые знания и умения. При отсутствии химического эксперимента на уроках химии знания учащихся могут приобрести формальный оттенок – резко падает интерес к предмету.

Химия – интересная, но сложная наука. Химия из всех естественнонаучных дисциплин требует в наибольшей степени наличия логического мышления, и часто ученикам трудно соотнести электронные схемы с тем, что представляют собой реальные атомы или молекулы, уравнения химических реакций с реальными химическими процессами.

Химический эксперимент является специфическим методом обучения химии, поскольку отличает процесс обучения химии от обучения другим учебным предметам естественнонаучного цикла. Ряд методистов-химиков рассматривают эксперимент как специфический метод и средство обучения химии. Именно поэтому применение химического эксперимента в обучении является одной из наиболее разработанных проблем в методике обучения химии. Химические опыты позволяют легче запомнить свойства веществ, или уяснить суть протекаемых процессов. Просмотр опытов оставляет ощущение присутствия и дает полную картину происходящего .

В школах сейчас сложилась довольно напряженная ситуация и с наличием реактивов, и с проблемами их безопасного использования, так как постоянно растет список веществ, запрещенных к применению и хранению в школьном химическом кабинете и школьной химической лаборатории. В последние годы появилась ещё одна проблема. В школу приходят ученики с различными аллергическими заболеваниями, очень восприимчивые к различным запахам. Но в процессе объяснения нового материала, необходимо проведение тех экспериментов, которые невозможно провести «в живую».. Однако, об этих реакциях идет речь в школьном учебнике, даны их описания, приведены уравнения, например: взаимодействие ртути с серой, разложение нитратов, взаимодействие металлов с хлором и бромом. Во всех этих случаях виртуальный эксперимент - это единственная возможность познакомиться с этими реакциями воочию, «материализовать» в сознании учеников то, что порой невозможно увидеть или даже описать, как макрообъект. Поэтому я в своей практике стала использовать виртуальный эксперимент при проведении уроков химии. Это позволило виртуально изучать свойства любых веществ, в том числе ядовитых или взрывоопасных, демонстрировать химические эксперименты, для проведения которых требуются реактивы, запрещённые для использования в школьных кабинетах химии и лабораториях.

Что же следует понимать под виртуальным химическим экспериментом, какие типы его существуют, где и как необходимо использовать виртуальный химический эксперимент?

Виртуальный химический эксперимент это вид учебного химического эксперимента, в котором средством демонстрации или моделирования химических процессов и явлений является компьютерная техника. Оригинальное определение виртуального эксперимента предложено И.С. Ивановой. Она полагает, что виртуальный эксперимент – это компьютерная симуляция лабораторных работ, которая предполагает, что объект исследования и экспериментальная установка находятся в мнимом виртуальном пространстве.

Выделяются два основных типа виртуального химического эксперимента – виртуальные демонстрации и виртуальные лаборатории.

Виртуальная демонстрация – компьютерная программа, воспроизводящая на компьютере динамические изображения, создающие визуальные эффекты, имитирующие признаки и условия протекания химических процессов. Такая программа не допускает вмешательства пользователя в алгоритм, реализующий ее работу.

Виртуальная лаборатория – компьютерная программа, позволяющая моделировать на компьютере химический процесс, изменять условия и параметры его проведения. Такая программа создает особые возможности для реализации интерактивного обучения. Виртуальные лаборатории позволяют моделировать химический эксперимент, который по каким либо причинам невозможно реализовать в школьной химической лаборатории (дороговизны реактивов, опасности, временных ограничений). Компьютерные модели позволяют получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации сложных или опасных химических опытов, воспроизвести их тонкие детали, которые могут ускользать при проведении реального эксперимента. Компьютерное моделирование позволяет изменять временной масштаб, варьировать в широких пределах параметры и условия проведения опыта, а также моделировать ситуации, недоступные в реальном эксперименте.

Выполняя лабораторные опыты и практические работы с использованием виртуальных лабораторий, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности, на практике убеждаясь в их достоверности. Естественно, что эта практическая деятельность учеников не может осуществляться без руководящего слова учителя. Важным достоинством виртуального учебного эксперимента является то, что учащиеся могут возвращаться к нему много раз, что способствует более прочному и глубокому усвоению материала.

На уроках химии я использую электронное издание «Химия. Виртуальная лаборатория для 8-11классов»

На диске достаточно наглядно и красочно демонстрируются все лабораторные опыты курса химии основной и средней школы, хранится весь справочный материал, имеется журнал лабораторных работ. Электронное издание «Виртуальная лаборатория для 8-11классов» включает более 150 химических опытов, которые проводятся в реализованной на экране монитора лаборатории, оснащенной необходимыми реактивами и лабораторным оборудованием. Большое внимание здесь уделяется соблюдению правил техники безопасности. Используя виртуальные реактивы и оборудование, можно проводить опыты так же, как в реальной лаборатории. Учащимся предоставляется возможность собирать различные приборы, установки из составляющих элементов, производить измерения, заносить свои наблюдения в «Лабораторный журнал», «фотографировать» с экрана с помощью виртуального фотоаппарата, составлять уравнения реакций.

Программа контролирует каждое действие учащегося, проводя его через все этапы, необходимые для успешного выполнения опыта. При проведении ряда практических работ можно использовать видеофрагменты, позволяющие увидеть проводимый ими эксперимент в реальной лаборатории. При этом у учащихся возрастает познавательный интерес, развиваются навыки работы с соблюдением правил техники безопасности, умения наблюдать, выделять главное и делать выводы по наблюдениям.

Выполнение лабораторных опытов по компьютерной технологии вносит определенные особенности в учебный процесс.

Появляется возможность постановки опытов не только в процессе изложения нового, но и при закреплении материала, обобщении знаний, решении экспериментальных задач.

Улучшается организация лабораторных и практических работ. Учащиеся имеют возможность индивидуально выполнять опыты, что не может не сказаться на развитии самостоятельности, на формировании общих лабораторных, организационных и других практических умений.

При выполнении виртуальных опытов происходит экономия учебного времени, которую целесообразно использовать для решения творческих экспериментальных задач, закрепления материала или правильного осмысления сути происходящих реакций.

Диск «Виртуальная лаборатория» побуждает учащихся экспериментировать и получать удовлетворение от собственных открытий.

Обобщая свой опыт работы с использованием виртуального эксперимента, хотелось бы отметить, что виртуальный эксперимент помогает:

Формировать умение работать с информацией, развивать коммуникативные способности;

Максимально усваивать учебный материал;

Формировать исследовательские умения, умения самостоятельно принимать оптимальные решения.

Увеличивает объем учебного материала, при значительной экономии времени;

Улучшает наглядность подачи учебного материала за счет цвета, звука и движения;

Возможность демонстрации тех химических опытов, которые опасны для здоровья детей;

Ускоряет темп урока за счет эмоциональной составляющей.

Обобщая вышесказанное, хочется пожелать коллегам: «Не бойтесь, экспериментируйте и у вас все получится, ведь только учитель, свободно владеющий современными формами работы, может побудить интерес у учащихся к своему предмету!»

Доклад

на тему

«Школьный химический эксперимент

в реальной и виртуальной лаборатории

в контексте проблемного обучения»

подготовила:

учитель биологии

МКОУ

«Долинненская СОШ»

Удачкина

Наталья Геннадиевна

г. Бахчисарай – 2016 г.

Учебный химический эксперимент – метод обучения, специфика которого состоит в способе познания истины. При самостоятельном выполнении опытов и наблюдениях за ними учащиеся осуществляют качественные изменения веществ. Они познают многообразную природу веществ, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов, убеждаются в возможности управлять сложными химическими процессами.

Если учитель хочет, чтобы его предмет вызывал глубокий интерес у школьников, чтобы ученики умели не только писать химические формулы и уравнения реакций, но и понимали химическую картину мира, умели логически мыслить, чтобы каждый урок был праздником, маленьким представлением, доставляющим радость и ученикам и учителю, то необходимо, чтобы химический эксперимент был на уроках одним из главенствующих.

Для этого необходимо сделать из ученика активного соучастника учебного процесса. Ученик может усвоить информацию только в собственной деятельности при заинтересованности предметом. Поэтому учителю нужно забыть о роли информатора, он должен исполнять роль организатора познавательной деятельности ученика.

Одна из задач современной школы - формирование ключевых компетенций учащихся через экспериментальную и исследовательскую деятельность

Особенностью изучения школьного курса химии является приобретение опыта химически грамотного использования веществ и материалов, применяемых в быту и воспитание убежденности в ведении здорового образа жизни

Школьный химический эксперимент способствует развитию познавательных и творческих интересов, исследовательских навыков учащихся.

Формы работы учителя с применением химического эксперимента:

Урок-исследование;

Практическое занятие;

Лабораторный опыт;

Домашний опыт;

Виртуальный эксперимент;

Научно-исследовательская работа;

Подготовка учащихся к экспериментальному туру олимпиад.

Ш кольный химический эксперимент классифицируют на демонстрационный и ученический .

Демонстрационный химический эксперимент – главное средство наглядности на уроке. Он позволяет не только выявлять факты, но и знакомить с методами химической науки. Демонстрационный эксперимент проводит, как правило, учитель.

Когда применяется демонстрационный эксперимент на уроке?

В начале школьного курса – для привития экспериментальных умений и навыков, интереса к химии, ознакомления с посудой, веществами, оборудованием.

Когда он сложен для самостоятельного выполнения учащимися.

Когда он опасен для учащихся (например, взрыв водорода с кислородом).

Нет соответствующего оборудования и реактивов.

Общеизвестны и требования к демонстрационному эксперименту :

1. Наглядность – большой объем реактивов и посуды, виден с последних рядов, на столе не должно быть лишних деталей. Для усиления наглядности могут быть использованы компьютер, предметный столик, цветные экраны.

2. Простота – в приборах не должно быть нагромождения лишних деталей. Следует помнить, что объект изучения не прибор, а химический процесс, происходящий в нем. Чем проще прибор, тем легче объяснить опыт.

3. Безопасность – учитель химии несет ответственность за жизнь учащихся. Поэтому все опыты должны проводиться с соблюдением правил техники безопасности. Демонстрацию опытов со взрывами, получение и демонстрацию ядовитых газов необходимо проводить только в закрытом вытяжном шкафу.

4. Надежность – неудавшийся опыт вызывает разочарование у учащихся. Поэтому необходима отработка эксперимента до урока.

5. Техника выполнения опыта должна быть безукоризненная. Ошибки, допущенные учителем, легко переносятся на учеников.

6. Необходимость объяснения демонстрационного эксперимента. Перед демонстрацией опыта необходимо указать на цель эксперимента, сориентировать наблюдения эксперимента учащимися, после проведения опыта сделать выводы.

При отборе опытов необходимо оптимально и гармонично включать их в канву урока.

Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические занятия. Дидактическая цель лабораторных опытов состоит в приобретении новых знаний, т.к. они проводятся при изучении нового материала. Практические занятия обычно проводятся в конце изучения темы, и их целью является закрепление и систематизация знаний, формирование и развитие экспериментальных умений учащихся.

По форме организации лабораторные опыты могут быть индивидуальными, групповыми и коллективными. Очень важно правильно организовать деятельность учащихся, чтобы на выполнение опыта затрачивалось лишь отведенное время. Для этого необходима тщательная подготовка учебного оборудования и реактивов. Склянки с реактивами должны иметь этикетки. Если реактивы выдаются в пробирках, то они должны быть пронумерованы, а на доске или на листочках сделаны соответствующие записи. Во время выполнения опытов необходимо руководить действиями учащихся. После выполнения работы нужно организовать обсуждение результатов и их письменное оформление. Недостатком лабораторных опытов является то, что при их выполнении невозможно формировать экспериментальные умения и навыки. Эту задачу выполняют практические занятия.

Практические занятия делятся на два вида: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция для практической работы представляет собой ориентировочную основу деятельности учащихся. На начальном этапе изучения химии даются подробные инструкции с детальным описанием выполняемых операций. По мере выполнения практических работ и усвоения экспериментальных умений инструкции делаются более свернутыми. Экспериментальные задачи не содержат инструкций, в них есть только условия. Разрабатывать план решения задачи и осуществлять его ученик должен самостоятельно.

Перед началом любой практической работы учитель знакомит учащихся с правилами безопасной работы в кабинете химии, обращает внимание на выполнение сложных операций. При выполнении первых практических работ учитель приводит примерную форму отчета, помогает учащимся сделать выводы.

Подготовка к решению экспериментальных задач проводится поэтапно. Например, сначала задачи решают всем классом теоретически: анализируется условие задачи, формулируются вопросы, на которые необходимо дать ответы, предлагаются опыты. Затем один ученик решает задачу у доски теоретически, экспериментально доказывает правильность своих предположений. После этого класс приступает к выполнению аналогичных задач на рабочих местах.

Практическое занятие – сложный вид урока. Учителю нужно вести наблюдение за всем классом, корректировать действия учащихся. Большую помощь педагогу могут оказать специально подготовленные ученики класса. Это может быть член кружка, ученик, интересующийся химией, или просто желающий. Важно, чтобы к порученному заданию они относились ответственно, были коммуникабельны и не вели себя высокомерно.

После этого уже на уроке этим учащимся поручается курировать микрогруппу из 3–4 учеников, сидящих за соседними столами, во время выполнения ими практической работы.

Помощники не только контролируют работу учащихся, но и оказывают им необходимую помощь, поясняют то, что непонятно, т.е. выполняют некоторые функции учителя в своей группе.

Домашний химический эксперимент является одним из видов самостоятельной работы учащихся, имеющей большое значение как для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков. При выполнении некоторых домашних опытов ученик выступает в роли исследователя, который должен самостоятельно решать стоящие перед ним проблемы.

В домашний эксперимент включают опыты, для выполнения которых не нужны сложные установки и дорогие реактивы. Используемые реактивы должны быть безопасными и приобретаться в хозяйственных магазинах или аптеках. Однако и при использовании этих реактивов необходима консультация учителя.

Предлагаемые опыты могут носить разнообразный характер. Одни связаны с наблюдением явлений (сливание растворов соды и уксуса), другие – с разделением смеси веществ, при постановке третьих нужно объяснить наблюдаемые явления, используя свои знания по химии.

Желательно, чтобы при проведении эксперимента присутствовали старшие члены семьи ребенка.

Не менее важным моментом в работе учащихся является составление письменных отчетов о результатах домашнего химического эксперимента. Можно рекомендовать учащимся составлять отчеты по той форме, которую они используют при выполнении практических работ.

Учитель может систематически просматривать домашние отчеты в рабочих тетрадях учащихся, а также заслушивать выступления учеников о результатах проделанной работы.

Для химии как науки значимым является эксперимент, который носит проблемный характер. Проблемный эксперимент – это форма применения химического эксперимента в обучении, дающая возможность организовать (создать) проблемную ситуацию и вызвать интерес учащихся к поиску причин наблюдаемого явления. Если на уроке используется нестандартный, оригинальный или неожиданный по наблюдаемым результатам эксперимент, то он своим содержанием создаёт проблемную ситуацию. После осознания проблемы учащиеся непроизвольно включаются в поисковую деятельность, которая требует от них нового оригинального подхода или нового, неизвестного им ранее способа её решения.

Проблемный эксперимент ставит проблему в процессе обучения, создавая противоречия и несоответствия в имеющихся знаниях учащихся. Такой эксперимент можно применять на различных этапах урока: при изучении нового материала, при совершенствовании знаний, при повторении, обобщении, закреплении или контроле знаний.

Вот несколько примеров простейших проблемных экспериментов:

1) Проверьте опытным путём, одинаковое ли время требуется для закипания равных объемов солёной и несолёной воды. Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

2) У крахмала есть одно свойство, которое позволяет его легко распознать: (вспомните материал, который вы изучали по биологии в 6 классе). Испытайте, есть ли крахмал в следующих продуктах: а) варёный картофель; б) сырой картофель; в) белый хлеб; г) зубной порошок; д) сахарный песок; е) мука. Опишите, как вы будете распознавать крахмал в продуктах и оформите результаты в виде таблицы. Как вы думаете, какие продукты содержат наибольшее количество крахмала? Найдите эту информацию, воспользовавшись дополнительной литературой.

3) Для приготовления яичницы вы растопили на сковородке кусочек сливочного масла или маргарина. Что изменилось: тело или вещество? Обоснуйте свой ответ.

Одной из форм реализации химического эксперимента на уроках и во внеурочной деятельности является применение виртуальных лабораторий.

Использование виртуальных лабораторий - это современное перспективное направление в образовании, привлекающее к себе повышенное внимание. Актуальность внедрения виртуальных лабораторий в учебную практику обусловлена, во-первых, информационными вызовами времени, а во-вторых, нормативными требованиями к организации обучения на уровнях основного и высшего образования.

Согласно ФГОС основного общего образования, образовательное учреждение должно иметь интерактивный электронный контент по всем учебным предметам, в том числе, содержание предметных областей, представленное учебными объектами, которыми можно манипулировать, и процессами, в которые можно вмешиваться.

Виртуальный химический эксперимент расценивается как вид учебного эксперимента по химии; его основным отличием от натурного является тот факт, что средством демонстрации или моделирования химических процессов и явлений служит компьютерная техника, при его выполнении обучающийся оперирует образами веществ и компонентов оборудования, воспроизводящими внешний вид и функции реальных предметов.

В понимании современных исследователей и практиков, виртуальная лаборатория - это: 1) лабораторная установка с удаленным доступом (цифровые и дистанционные химические и физические лаборатории); 2) программное обеспечение (программный комплекс, компьютерная программа, набор компьютерной информации), позволяющее моделировать лабораторные опыты; 3) обучающая система как часть информационной или виртуальной образовательной среды, включающей учебные, учебно-методические, практические, справочные, контрольно-обучающие и контрольно-тестирующие материалы.

Примерами виртуальных лабораторий можно указать следующие:

VirtuLab ( http :// www . virtulab . net ) – виртуальная образовательная лаборатория;

PhET ( http :// phet . colorado . edu ) – интерактивные симуляции Университета Колорадо;

Единая коллекция ЦОР () – м етодические материалы, тематические коллекции , программные средства для поддержки учебной деятельности и организации учебного процесса.

К виртуальным лабораториям с низкой степенью интерактивности относят те, которые допускают только варианты пассивного наблюдения химического опыта, к ним можно причислить коллекции анимаций и видеоматериалов с записями химического эксперимента. Безусловно, это ценнейший дидактический материал, который при правильном методическом сопровождении призван играть очень важную роль в обучении химии.

Виртуальные лаборатории по химии со средней степенью интерактивности предоставляют обучающемуся возможности выбора реактивов и оборудования из небольшого числа объектов, участвующих в данной сцене; как правило, учащийся получает пошаговые инструкции, а при неправильных действиях указываются ошибки и способы их исправления.

В виртуальных лабораториях с высокой степенью интерактивности представлен широкий выбор оборудования и реактивов, определенная свобода действия, включая возможность конструирования приборов и проведения «незаданных» экспериментов.

Преимуществами виртуального химического эксперимента являются:

Нет необходимости покупать дорогостоящие и вредные для здоровья реактивы. Например, для лабораторных работ по органической химии с некоторыми веществами требуются вытяжные шкафы.

Нет надобности хранить эти вещества в отдельном помещении в определенных условиях (металлические шкафы, раздельные полки и т.д.).

Виртуальные лабораторные работы обладают более наглядной визуализацией физических или химических процессов. Опыт можно повторить несколько раз, не расходуя при этом реактивы.

Возможность проводить эксперимент в «своем» темпе, с перерывом, не боясь изменить результат из-за побочных реакций. Это важно для гиперактивных и неусидчивых учащихся, а также с ДЦП.

Безопасность. Можно проводить опыты с токсичными и взрывоопасными химическими реактивами (например, при изучении галогенов, щелочных металлов). А для детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата это еще отсутствие боязни пролить-просыпать–не удержать в руках.

Экономия учебного времени: а) работа может быть проведена самостоятельно в качестве домашнего задания; б) не тратится время входе урока на организацию эксперимента.

Обучение выполнению требований техники безопасности в безопасных условиях виртуальной лаборатории.

Учащиеся самостоятельно могут отрабатывать тему того или иного раздела в удобное для них время, не ограничивая себя рамками урока

Безвредность. Для учащихся, страдающих аллергией, легочными заболеваниями - это возможность выполнить эксперимент, не навредив здоровью.

Конечно, виртуальному химическому эксперименту присущи и некоторые недостатки:

Отсутствие непосредственного контакта с приборами и аппаратурой и, самое важное, с объектом исследования химии - веществом, обладающим сложнейшим комплексом характеристик и свойств, который не сможет воспроизвести ни одна самая совершенная компьютерная модель.

Оптимальным в образовательном процессе будет сочетание использования натурных и виртуальных лабораторий с учетом присущих им достоинств и недостатков.

Химический эксперимент – важный источник знаний. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками. Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает развивать умения наблюдать явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки, прививает навыки планирования своей работы и осуществления самоконтроля, воспитывает аккуратность, уважение и любовь к труду. Химический эксперимент способствует общему воспитанию и всестороннему развитию личности.

Химия является интересной, но в то же время очень сложной экспериментальной наукой. И ее роль в школе, как экспериментальной науки, заключается в том, чтобы осуществлять обучение школьников через различные формы работы с натуральными веществами и материалами. Такая экспериментальная деятельность способствует повышению мотивации учащихся к изучению этого предмета. Химический эксперимент является специфическим методом обучения, так как именно он отличает процесс обучения данной наукой от обучения другим предметам естественнонаучного цикла. Использование такой формы работы позволяет лучше запомнить свойства изучаемых веществ, а также выяснить суть протекаемых процессов. Но из-за отсутствия лаборатории, нехватки реактивов и приборов, лабораторные работы проводятся очень редко. Альтернативой данных работ является использование виртуальной лаборатории. Учебную деятельность, в ходе которой учащиеся могут преобразовывать свои теоретические знания в практические, можно смоделировать с помощью виртуальной лаборатории. Использование виртуальной лаборатории дает возможность учащимся повторить любой неправильно выполненный эксперимент и более детально изучить его. Виртуальная лаборатория, на наш взгляд, имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными лабораторными опытами.

1. Эксперименты с использованием виртуальной лаборатории являются более безопасными (отсутствие непосредственного контакта с химическими реактивами и продуктами их взаимодействия, это связано с тем, что в последнее время увеличивается количество учащихся с различными аллергическими заболеваниями, очень восприимчивым к различным запахам).

2. Учащиеся могут выполнить эксперименты, которые невозможно провести в реальной лаборатории из-за отсутствия как химических реактивов, так и оборудования для проведения их. Также использование ЦОР позволяет виртуально изучить свойства любых веществ, в том числе взрывоопасных ядовитых и продемонстрировать тот химический эксперимент, для проведения которого требуются реактивы, которые запрещены для использования в школьной химической лаборатории.

3. Для выполнения многих лабораторных опытов требуется затратить большое количество времени, а использование ЦОР позволяет решить эту проблему.

4. Одной из проблем школы является утилизация использованных химических реактивов, поэтому виртуальная лаборатория позволяет решить и эту проблему.

5. ЦОР позволяют каждому обучающемуся включиться в экспериментальную деятельность.

Виртуально проведенные эксперименты позволяют учащимся, по сравнению с традиционным методом, более подробно изучить происходящий процесс. ЦОР можно использовать на разных этапах уроках:

– так, на этапе объяснения нового материала, как иллюстрация к теории;

– на этапе закрепления материала – это использование и тренировочных тестов, и программ тренажера;

– данные ресурсы позволяют учащимся проводить работы по моделированию молекул неорганических и органических веществ.

Использование виртуальной лаборатории помогает учителю при формировании важнейших химических понятий, для понимания строения атома, молекул, химической связи.

Виртуальная лаборатория побуждает учащихся экспериментировать и получать удовлетворение от собственных открытий.