Научная статья на тему 'Использование методов компьютерной химии в преподавании химических дисциплин'

Использование методов компьютерной химии в преподавании химических дисциплин Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
1645
466
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ / КОМПЬЮТЕРНАЯ ХИМИЯ / ЗАДАЧИ И ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ / МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ХИМИИ / АЛГОРИТМ РАСЧЕТА / CHEMOFFICE / HYPERCHEM

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Нурушева А. Б.

Описаны основные задачи, методы и роль компьютерной химии в методике преподавания химических дисциплин, предложена методика прогнозирования физико-химических свойств алканов на примере температуры кипения, используемая при проведении лабораторных занятий по компьютерной химии. Представлены другие возможности компьютерной технологии в преподавании химии в вузе и в школе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Нурушева А. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Использование методов компьютерной химии в преподавании химических дисциплин»

7. Stefanou C.R., & Salisbury-Glen-non J.D. (2002). Developing Motivation and Cognitive Learning Strategies through an Undergraduate Learning Community. Learning Environments Research, 5 (1), Pp. 77-97.

8. Grace D.J., & Picard A. (2001). An Experimental Approach to Integrating Mathematics and Literacy Methods Courses. Action in Teacher Education, 23 (1). - Pp. 29-36.

УДК 378.147 ББК 74.044.4

А.Б. Нурушева

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ХИМИИ В ПРЕПОДАВАНИИ ХИМИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

Описаны основные задачи, методы и роль компьютерной химии в методике преподавания химических дисциплин, предложена методика прогнозирования физико-химических свойств алканов на примере температуры кипения, используемая при проведении лабораторных занятий по компьютерной химии. Представлены другие возможности компьютерной технологии в преподавании химии в вузе и в школе.

Ключевые слова: информационные технологии, компьютерные технологии обучения, компьютерная химия, задачи и цели обучения, методы компьютерной химии, алгоритм расчета, ChemOffice, HyperChem.

Современный этап развития общества характеризуется глубокими экономическими и социальными преобразованиями, основанными на широком использовании достижений научно-технического прогресса во всех сферах человеческой деятельности. Одним из наиболее важных факторов ускорения научно-технического прогресса, автоматизации и интенсификации производства, создания новых высокоэффективных технологий, совершенствования планирования и управления является все более широкое применение компьютерных информационных технологий и телекоммуникаций.

Проблеме компьютеризации и информатизации различных сфер жизни общества, науки, образования посвящено значительное количество печатных работ. В частности, проблема подготовкистуден-тов педагогических вузов и работающих учителей к использованию компьютерных технологий обучения в профес-

сиональнои деятельности нашла свое отражение в работах ученых A.A. Абду-кадырова, В.Д. Алексеева, В.П. Беспаль-ко, Ю.С. Брановского, Я.А. Ваграменко, В.М. Заварыкина, В.А. Извозчикова, Э.И. Кузнецова, Ю.К. Кузнецова, М.П. Лапчика, И.А. Румянцева и др. [3].

Использование компьютерных информационных технологии в сфере образования, с однои стороны, открывает широкии простор для творчества педагога и обучаемого, расширяет возможности при решении профессиональных и исследовательских задач, а с другои стороны, выдвигает качественно более высокие иные требования к подготовке учителеи в плане их готовности к использованию компьютерных технологии в своеи профессиональнои деятельности [1].

Актуальность проблемы - разработка системы подготовки учителей химии для средних общеобразовательных школ по использованию компьютерных

ч:

X

технологий обучения учащихся - обусловлена следующими факторами:

• повышенными требованиями к качеству химического образования выпускников средних общеобразовательных школ как основы повышения качества подготовки высококвалифицированных специалистов, как необходимого условия ускорения научно-технического прогресса во всех сферах экономики страны;

• требованиями формирования у учащихся пользовательских навыков работы с вычислительной техникой и применения компьютерных информационных технологий в процессе изучения курса химии;

• требованиями повышения качества воспитательно-образовательной и научно-исследовательской деятельности педагогов на основе применения современных компьютерных информационных технологий [1].

Все вышеуказанные факторы будут способствовать решению актуальной задачи формирования и развития химически образованной, информационно культурной личности обучаемого.

При подготовке бакалавров химии в Костанайском педагогическом институте на кафедре химии естественно - математического факультета уделяется большое внимание использованию компьютерных информационных технологий. В число элективных введены также дисциплины, как компьютерная химия и корреляционные соотношения в химии.

Компьютерная химия (математическая химия) - сравнительно молодая область химии, основанная на применении теории графов к химическим задачам фундаментального и прикладного характера. Исходя из общего определения химии как науки о веществах и их превращениях, можно сказать, что вещества го (молекулы) моделируются в компьютер-з ной химии молекулярными графами, а ^ превращения веществ (химические реакции) - формальными операциями с < графами. Такой формально-логический

подход в ряде случаев заметно упрощает алгоритмизацию химических задач, сводя их к типовым задачам комбинаторики и дискретной математики и позволяет искать решения с помощью компьютерных программ. При этом, наряду со специальными программами в компьютерной химии, могут применяться и универсальные; например, математические программы (например, Maple или Mathematica) и т. д. [5].

Круг проблем, решаемых с помощью компьютерной химии, достаточно широк - это и поиск зависимостей типа «структура - свойство»; генерация наборов химических структур, отвечающих заданным параметрам (составу, наличию функциональных групп и т. д.); перечисление всевозможных химических реакций между заданными реагентами (так называемый «компьютерный синтез») и т. д. Наряду с общими химическими задачами в компьютерной химии существует также большая группа узкоспециальных, тесно связанных с химической информатикой, например, задачи распо-знавания химических структур при обращении к химическим и физико-химическим базам данных. Эта группа задач, в свою очередь, тесно связана с проблемой изоморфизма графов.

В компьютерной химии широко используются различные вычислительные методы и операции с топологическими индексами (инвариантами графов). В ряде случаев формально-логический подход расширяется химическими подходами, например, в дополнение к топологическим индексам, отражающим строение молекулы, применяются электроотрицательности атомов в молекуле, отражающих состав вещества [2]. Методы компьютерной химии часто сочетают с методами квантовой химии, молекулярной механики и др. Обработка результатов вычислительного эксперимента ведется с применением методов математической статистики. В некоторых случаях для поиска решений применяются методы искусственного интеллекта.

Особую роль методы компьютерной химии играют в органической химии, что объясняется трудностью формализации последней, как по сравнению с другими естественными науками, например, с физикой, так и по сравнению с другими областями химии, например, с неорганической химией.

Сегодня компьютеры используются практически во всех областях современной химии как для теоретических, так и для экспериментальных исследований, именно компьютерная химия гораздо больше многих других областей химии зависит от уровня развития компьютерных технологий. Такая зависимость связана со спецификой важнейших алгоритмов теории графов. Они имеют экспоненциальную вычислительную сложность - теоретическая оценка времени, затраченного на исполнение алгоритма, является экспоненциальной функцией от размера графа, то есть от количества его вершин и ребер, или, говоря общехимическим языком, - от числа атомов и химических связей в молекуле.

С другой стороны, многие задачи химической информатики, решаемые с помощью методов компьютерной химии, уже по своей постановке невозможны без использования компьютера, например, формирование и эксплуатация компьютерной базы данных по свойствам химических соединений. Необходимо при этом отметить, что сама химическая информатика возникла задолго до появления компьютеров. Так, были и продолжают широко использоваться многочисленные химические справочники и реферативные журналы, отпечатанные на бумаге. Существуют зарекомендовавшие себя и ставшие классическими методы поиска по этим изданиям с применением всевозможных печатных указателей (авторского, предметного, формульного и т. д.), организуемые без привлечения аппарата компьютерной химии. Таким образом, в отличие от компьютерной химии, химическая информатика, как и подавляющее большинство традиционных областей

химии, основана на применении докомпьютерных технологий. В этом и заключается основное методологическое отличие компьютерной химии. С известной долей неточности можно утверждать, что если целью большинства химических исследований является установление некоторых химических закономерностей, то целью исследований в компьютерной химии является, как правило, некоторый алгоритм и реализующая его компьютерная программа, позволяющая искать химические закономерности. Эксплуатация такой программы может проходить уже вне области компьютерной химии [5].

Компьютерная химия занимается не только квантово-химическими расчетами, но и включает широкий спектр теоретических методов, в том числе, эмпирических и полуэмпирических методов расчета физико-химических свойств веществ, применение методов искусственного интеллекта и нейронных сетей, базы данных, численное моделирование статистических характеристик и динамики химических процессов. Каждый из методов может стать основой отдельного вузовского курса или включиться в качестве составной части курса.

Так, разработанный на кафедре элективный курс «Корреляционные соотношения в химии» базируется компьютерных программах, изучаемых в курсе компьютерной химии [2]. Методы компьютерной химии могут широко использоваться в процессе преподавания химических дисциплин, например, метод численного моделирования статистических характеристик - при проведении занятий по аналитической химии в разделе «Статистическая обработка экспериментальных данных», по физической химии и физико - химических методов исследования - при обработке результатов экспериментов, методы моделирования химических процессов - при изучении дисциплин «Неорганическая химия», «Физическая химия», «Химическая технология», методы квантово-химических расчетов при проведении лабораторных

о

га ч:

ч: о

занятий и изучению физико-химических свойств веществ по строению вещества, квантовой химии, неорганической и органической химии.

Однако в настоящее время использование компьютерных технологий в процессе обучения, в том числе химии, осуществляется не в полной мере. Кроме того, надо признать, что за последние годы наблюдается снижение интереса учащихся к естествознанию вообще и к химии, в частности, что представляет собой одну из проблем школьного и вузовского образования. Причины негативных изменений, появившихся в обучении химии за последние годы, связаны с нарастанием сложности программного материала и сокращением учебного времени на его усвоение, а также недостаточным обеспечением учебного процесса специальным оборудованием [8].

На современном этапе развития страны осуществляется модернизация среднего образования, в рамках которой педагогами школ активно ведутся поиски новых подходов, средств и методов обучения. Цель педагогической деятельности ориентирована на повышение качества образования через внедрение и интеграцию современных образовательных технологий. При этом информационнымтехнологиямотводится ведущее место.

Для достижения поставленной цели в области преподавания химии определены следующие задачи:

• рассмотреть основные принципы и методические приемы построения компьютеризированных методик обучения химии;

• адаптировать применение информационных компьютерных технологий к условиям образовательного процесса;

• создать условия для формирования ключевых компетенций обучающих-

го ся с акцентом на информационные;

з • содействовать созданию здоровьесбе-^ регающей среды обучения.

Реализация обозначенных цели и за-< дач в нашем образовательном учреж-

дении возможна, благодаря наличию соответствующей материальной базы, созданной в рамках программы компьютеризации общеобразовательных учреждений.

Для реализации нового подхода к преподаванию с применением информационных технологий необходимо знать возможности, предоставляемые компьютером для усовершенствования учебного процесса на каждом этапе занятия или урока.

Так, на этапе подготовки к занятию компьютер предоставляет возможности:

• создавать компьютерные модели конспекта занятия, темы курса в целом;

• максимально целесообразно располагать материал;

• обеспечивать основной материал дополнительной информацией;

• подбирать и систематизировать материал с учетом особенностей обучаемой группы и отдельных студентов. На этапе методической проработки

процесса обучения у педагога появляются дополнительные возможности:

• аккумулировать совместные усилия преподавателей;

• развивать, модернизировать, корректировать электронные материалы;

• систематически накапливать материал;

• повышать мотивацию преподавания и обучения.

Кроме того, компьютерную технику применяют как средство контроля усвоения знаний обучаемых, что значительно расширяет доступ к источникам информации, дает возможность получения обратной связи. Для организации работы преподавателем могут быть применены различные модели использования компьютера на занятиях. Они подразделяются на методологические и организационные.

В практике преподавания химии можно применять различные формы информационного сопровождения. Наиболее простым и эффективным приемом является использование готовых программных продуктов, которые обладают большим потенциалом и позволя-

ют варьировать способы их применения исходя из содержательных и организационных особенностей образовательного процесса.

Несмотря на ряд преимуществ готовых программных продуктов, информация в некоторых из них излагается очень сухо, встречаются ошибки принципиального характера, некоторые задания чрезвычайно трудны для школьника. Поэтому возникает потребность в создании собственных информационных продуктов. Компьютерные презентации - эффективный метод представления и изучения любого материала. Применение слайд - фильмов (Power Point) обеспечивает более высокий уровень проведения урока, его информационную насыщенность, динамичность, наглядность [1].

Использование изобразительных средств (анимация, видеофрагмент, динамические рисунки, звук) значительно расширят возможности обучения, делают содержание учебного материала более наглядным, понятным, занимательным. Но при подготовке учителей химии недостаточно лишь использовать изобразительные средства, они должны уметь пользоваться и специализированными программными пакетами для создания необходимых материалов.

Поэтому на занятиях по компьютерной химии студенты знакомятся не только с компьютером и его возможностями, но с интегрированными программными комплексами ChemOffice, Нурег^ет, DRAGON, Spartan и др., знание которых расширяют кругозор и способности сту-дентав в профессиональном плане.

ChemOffice включает следующие четыре специализированных приложения:

• «химический редактор» CS Chem Draw, являющийся традиционным средством редактирования химических формул;

• специализированный редактор баз данных CS Chem Finder, предназначенный для создания, редактирования и управления базами данных химических соединений;

• программу CS Chem 3D, предназначенную для визуализации химических соединений, компьютерного моделирования и расчетов;

• редактор таблиц CS Table Editor, предназначенный для просмотра и редактирования табличных данных, используемых в пакете CS Chem 3D. ChemOffice рассматривает полуэмпирические методы квантово - химических расчетов с помощью программ МОРАС, а также методы молекулярной механики и молекулярной динамики для неэмпирических расчетов, имеется интерфейс к программным модулям GAUSSIAN и GAMESS.

Наряду с ChemOffice студенты работают со специализированным программным пакетом НуреrChem. HyperChem -комплексный программный продукт, предназначенный для задач квантово-механического моделирования атомных структур. Он включает в себя программы, реализующие методы молекулярной механики, квантовой химии и молекулярной динамики [9].

В главном окне программы HyperChem, вверху экрана, располагается основное меню, чуть ниже него находится панель управления, окно посередине - поле визуализации. Здесь отображаются все загружаемые или создаваемые исследователем наноструктуры.

Принцип работы программы таков, что для конкретной молекулярной модели, загруженной в окне визуализации, можно решать однотипные задачи, например, минимизировать энергию молекулы, используя различные методы. Выбор метода производится в пункте Setup основного меню. Данный пакет предназначен, в первую очередь, для решения вычислительных задач компьютерной химии.

Пакет программ HyperChem позволяет проводить неэмпирические и полуэмпирические расчеты электронных, спектральных и магнитных характеристик молекул, межмолекулярных комплексов и наноструктур, а также вычислять энер-

ч:

X

гию переходных состояний комплексов, расчеты электронных и колебательных спектров, характеристики систем в ги-дратной или сольватной оболочках, производить простейшие расчеты характеристик кристаллов.

Последняя версия HyperChem 8.08 содержит графический редактор, большую базу данных по строению молекул, наносистем, нуклеотидов, полимеров, элементарных ячеек и способна считать методами ab-initio SCF (UHF и RHF), функционала плотности (DFT) с использованием разных обменно-корреляцион-ных потенциалов.

Несомненным преимуществом программы HyperChem является возможность наглядного изображения графической структуры молекулы и изменение геометрических параметров при оптимизации системы, а также визуализация полученных в результате расчетов молекулярных орбиталей и т. д. Большая база данных позволяет построить белки, полимеры, фрагменты ДНК, нанокластеры металлов, металлоорга-нических соединений.

Для начала расчетов методом молекулярной механики в диалоговом окне необходимо выбрать Forcefild (Силовое поле) - потенциальную функцию для расчетов. Можно выбрать один из четырех методов (MM+, AMBER, BIO+, OPLS), ссылки на которые можно увидеть в диалоговом окне.

Метод MM+ разрабатывался для органических молекул. Он учитывает потенциальные поля, формируемые всеми атомами рассчитываемой системы, и позволяет гибко модифицировать параметры расчета в зависимости от конкретной задачи.

Метод AMBER и OPLS разработан для белков и нуклеиновых кислот. В нем существует возможность выбрать го опцию либо учета всех атомов по от-з дельности, либо опцию объединенного ^ атома, под которым подразумевается группа эквивалентных атомов с одина-< ковыми свойствами.

Полуэмпирические методы решают уравнение Шредингера для атомов и молекул с использованием определенных приближений и упрощений.

Нурег^ет также позволяет рассчитывать электронную структуру только части системы, используя смешанные методы вычисления. Например, можно изучить электронную структуру активного центра системы с использованием полуэмпирических методов расчета, учитывая оставшуюся часть системы растворителя в рамках метода молекулярной механики.

Вышеуказанные программы служат не только для редактирования, но и для визуализации, анализа и предсказания свойств изучаемого соединения.

Одним из методов компьютерной химии является экспериментально-статистический метод по определению физико-химических свойств соединений, в частности органических веществ. Выработан алгоритм прогнозирования физико-химических свойств органических веществ (рис., с. 109).

Изучение взаимных связей между составом, структурой и различными свойствами химических соединений является одной из самых фундаментальных задач химии. Развитие методов компьютерного прогнозирования физико-химических параметров веществ, позволяющих миновать стадию эксперимента, является чрезвычайно актуальной задачей для современной химии.

Определение понятий «структура» и «свойство» в QSAR/QSPR (QuantitativeStructure - Ай^ку-Ргорег-tyRelationship, QSAR/QSPR) направлении является существенной методологической задачей, но пока этому уделяется мало внимания. Считается, что химическая формула соединения уже содержит в скрытом виде всю информацию о любых его свойствах (физических, химических и др.). Подходы QSAR/QSPR основаны на поиске корреляционных зависимостей, связывающих свойства и различные характеристики молекул (электронные,

Прогно зирование свойства ^(активности) для новых ^структур

Проверка качества моделей с помощью контрольной ^выборки

Выбор банка данных

Алгоритм прогнозирования физико -химических свойств веществ

Выборка структура-свойство

остроение моделей с использованием различных методов

Рис. Алгоритм прогнозирования физико-химических свойств веществ

стерические, транспортные, топологические и др.).

Производится выборка баз данных, например, выбор класса соединений с названием и CAS номером. В блоке ячеек добавляется строка с указанием топологических дескрипторов, вычисленных с помощью программы DRAGON 5.5. в нижней части таблицы Excel указывют топологические индексы в обратном порядке и результаты расчета инкрементов, так как функция ЛИНЕЙН выводит, именно в таком порядке массив рассчитанных коэффициентов.

Функция ЛИНЕЙН входит в число функций Microsoft Excel, в которые возвращают не одно значение, а массив нескольких коэффициентов. С помощью данной функции поэтапно производится расчет физико-химических свойств соединений, методами статистики устанавливается корреляция величин «свойства» для соединений тренировочного набора с дескрипторами и получается так называемое QSAR-уравнение. В принципе, это обычное уравнение, отражающее функциональную зависимость одного набора цифр (свойств) от другого набора цифр-переменных или дескрипторов.

Правильность этого уравнения проверяется на тестовом наборе структур. Для этого сначала вычисляются дескрипторы для каждой из тест-структур. Далее, подставляя их в QSAR-уравнение, рассчитывают свойства и сравнивают их с экспериментальными значениями.

Если для тестового набора наблюдается хорошее совпадение рассчитанных и экспериментальных значений, то данное QSAR-уравнение можно применить для предсказания свойств новых, еще не синтезированных структур. Предложенный алгоритм используется на лабораторных занятиях по компьютерной химии, который ставит перед собой цель: научить студентов работать с пакетом вышеуказанных программ для прогнозирования свойств классов органических соединений и приобрести профессиональные навыки по использованию компьютерных программ как неотъемлемой части будущего учителя химии.

Подобные занятия помогают решить следующие дидактические задачи:

• усвоить базовые знания по предмету и специализированные компьютерные программы;

• систематизировать усвоенные знания;

• сформировать навыки самоконтроля и мотивацию как к изучаемому предмету, так и к учению в целом;

• оказать учебно-методическую помощь студентам в самостоятельной работе над учебным материалом. Используется экспериментально -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

статистический метод компьютерной химии с применением программы Microsoft Excel. Электронная таблица Excel позволяет проводить различные вычисления с использованием мощного аппарата функций и формул, получать выборки данных, удовлетворяющих определен-

ч:

X

о ч:

ным критериям, строить графики, диаграммы, проводить статистический анализ данных, исследовать влияние на них различных факторов. Основное достоинство и отличие Excel заключается именно в простоте использования средств обработки данных. И хотя эти средства по своим возможностям могут сравниваться с базами данных, работа с ними не требует специальной подготовки в области программирования. Чем больше работаешь с программой Excel, тем больше находишь возможностей ее применения в работе преподавателя.

С методической точки зрения наиболее целесообразно использовать компьютеры для моделирования в следующих случаях, когда нужно изучить процессы и явления, которые с помощью эксперимента определить невозможно и в том случае, когда происходит изучение технологических процессов. Например, на занятиях по неорганической химии студенты применяют метод компьютерной химии модельного экспериментирования при выводе математической зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ. Получить все необходимые сведения только экспериментом во время учебного процесса невозможно из-за трудностей подбора необходимой реакции, имеющей несколько различных порядков по компонентам. Кроме того, реальный эксперимент длителен. Для решения данной задачи методически целесообразно использовать сочетание реального и модельного экспериментов, где это возможно, но в большинстве случаев применение модельного эксперимента невозможно.

Диаграммы Excel позволяют создавать наглядные математические модели процессов и, варьируя различные характеристики, наблюдать изменение итоговых параметров. Так, при изучении го химической кинетики обучаемые зна-з комятся с законом действующих масс: ^ скорость химической реакции при постоянной температуре прямо пропорци-< онально произведению концентраций

реагирующих веществ в степени их сте-хиометрических коэффициентов. Для реакции, протекающей в соответствии с уравнением А + В = С, выражение для определения скорости реакции будет иметь вид: V = ксАсВ, где к - константа скорости реакции, значение которой зависит от свойств реагирующих веществ, в ходе реакции убывают, скорость реакции также уменьшается. Изменение концентрации вещества А равно: ДСА=vДt.

Используя эти формулы, можно создать математическую модель изменения концентрации веществ в ходе химической реакции [7].

Целевое включение новых информационных технологий в учебный процесс способствует постоянному динамичному обновлению содержания, форм и методов обучения и воспитания, позволяет педагогу решать проблемы, связанные с разработкой и использованием учебных программных продуктов качественно нового уровня.

Смыслом и позитивным результатом модели обучения с использованием информационного ресурса являются следующие аспекты:

• в центре технологии обучения - студент или учащийся;

• в основе учебной деятельности - сотрудничество;

• позиция обучаемого в учебном процессе - активная;

• перспективная цель - формирование мотивации и развитие способности обучаемого к самообразованию. Компьютерное моделирование оказывается незаменимым при изучении химических процессов, непосредственное наблюдение за которыми нереально или затруднительно. Таким примером может служить рассмотрение процесса электролитической диссоциации, изучение реакций ионного обмена, где наглядно, в движении могут быть представлены процессы, происходящие в растворе между ионами.

Преподавание химии специфично по сравнению с другими дисциплина-

ми, поскольку предполагает проведение практических работ. И в этом случае компьютер стал эффективным помощником учителя. Например, возможность демонстрировать реакции с взрывчатыми или ядовитыми веществами, редкими или дорогостоящими реактивами, процессы, протекающие слишком быстро или медленно, что невозможно в школьных условиях. Например, при изучении электрохимической коррозии учащиеся в течение нескольких минут могут рассмотреть механизм этого крайне медленно протекающего процесса [7].

При изучении токсичных веществ, например галогенов, виртуальный мир дает возможность проводить химический эксперимент без риска для здоровья. Если в кабинете отсутствует необходимое оборудование, использование компьютера дает возможность компенсировать этот недостаток [4].

Таким образом, компьютеризация при обучении создает особую информационную обстановку, которая стимулирует интерес и пытливость обучаемого. Это облегчает понимание и решение многих задач интеллектуального характера, способствует раскрытию природой заложенных потенциалов и способностей к познанию, творческой инициативы, личностному развитию каждого ученика (студента).

Обзор данных различных источников, а также наш опыт использования методов компьютерной химии позволяет сделать заключение, что реализация многих задач, стоящих перед системой образования на данном этапе, невозможна без широкого использования компьютерных информационных технологий. Они позволяют в свою очередь удовлетворить информационные потребности преподавателей и обучаемых, обеспечить наглядность содержательной учебной информации, также индивидуализировать

и дифференцировать воспитательно-образовательный процесс. Знание методов компьютерных технологий способствуют разработке стратегии поиска решений как учебных, так и практических задач, прогнозировать результаты реализации принятых решений на основе моделирования изучаемых объектов, явлений, процессов, взаимосвязей между ними. Библиографический список

1. Антошкина Е.Г., Григорьева Е.А. Организация внеаудиторной самостоятельной работы студентов при изучении дисциплин химического цикла // Современная высшая школа: инновационный аспект. 2011. № 4. С. 31-33.

2. Важев В.В. Использование ИК- и масс-спектров в QSAR/QSPR - исследованиях. - Костанай: Изд-во КГУ, 2003. - 114 с.

3. Дорофеев М.В., Стунесева Ю.Б. Использование сервисов всемирной паутины в процессе обучения // Химия в школе. 2010. № 8. С. 31.

4. Жильцова О.А., Самоненко Ю.А. Организация компьютерной поддержки школьного курса химии // Химия: методика преподавания химии. 2001. № 2. С. 56.

5. Зайцев О.С. Методика обучения химии. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. - 384 с.

6. Искусственный интеллект: применение в химии / под ред. Т. Пирса, Б. Хони. - М.: Мир, 1988. - 430 с.

7. Мухаметов Г.В. МICROSOFT OFFICE учителю химии // Химия в школе. -2003. №4. С. 32.

8. Раткевич Е.Ю. Проблемы компьютеризации процесса образования // Химия: методика преподавания химии. 2001. № 1. С. 13.

9. Соловьев М.Е., Соловьев ММ. Компьютерная химия. - М: СОЛОН-Пресс, 2005. - 536 с.

ч:

X

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.