CC BY
29ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ НА ЗАНЯТИЯХ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Ильясова Римма Рашитовна, к.х.н., доцент (e-mail: Ilyasova_r@mail.ru) Башкирский государственный университет, г. Уфа, Россия
В статье описаны условия формирования теоретических и практических знаний по неорганической химии в средней школе в современных условиях с учетом возможности применения в учебном процессе новых педагогических технологий.
Ключевые слова: педагогические технологии, преподавание химии, условия формирования знаний по химии.
Модернизация в информационной, профессиональной, образовательной областях современного общества требует от педагогов высокого уровня профессиональной подготовки. Внимание педагогов необходимо направить не только на овладение обучающимися предметными знаниями, но и на и формирование у учащихся способности мыслить нестандартно, развитие умений и навыков рационального решения проблем в будущей профессиональной деятельности. Решение вышеуказанных задач невозможно без применения современных технологий предметного обучения, в том числе, в области преподавания неорганической химии [1-5].
Одним из недостатков современного школьного образования является то что школа не всегда способствует формированию научно-теоретического мышления выпускников, что является источником определенных сложностей при переходе от школьной ступени к вузовскому обучению, которое требует большей самостоятельности, проявления творческой активности, нестандартных подходов к решению задач.
Современные школьные учебные программы построены на основе принципа концентрического расположения тем исходя из возрастных особенностей учащихся, теоретических и практических целей обучения. Данный подход в условиях сокращения часов на изучение непростого предмета «химия» скорее направлен на подготовку учащихся к поверхностному восприятию учебного материала и не позволяет глубоко изучить материал по предмету [6-10]. Проблема стала особенно острой в связи с временным переходом образовательных учреждений страны на дистанционное обучение.
В частности, темы «Строение атома», «Периодический закон Д.И. Менделеева» изучаются часто поверхностно, фрагментарно, что не способствует пониманию учащимися сущности учебного материала. Для понимания природы химических веществ (простых и сложных) необходимо формирование и развитие знаний о строении атома, молекул, валентности и степени окисления, тогда с позиций физико-химических характеристик элемента
можно понять химические свойства вещества, является ли вещество окислителем или восстановителем и т.д. Так создаются объективные условия для формирования глубоких знаний у учащихся по теме.
Только в 11 классе начинается систематизация знаний, углубленное изучение пройденных ранее тем, при этом на повторение материала по всем разделам химии отводится всего лишь год.
В самом начале изучения химии учащиеся знакомятся с понятием «химическое вещество», постигают основы атомно-молекулярного учения, законы стехиометрии. В частности, предлагается решить следующую задачу: рассчитать массу водорода, который выделяется при взаимодействии магния с соляной кислотой с указанием условий задачи. Написание уравнения данной реакции, как правило, не вызывает больших вопросов, тем более, что литературных источников, в которых можно найти ответы с указанием на протекающее уравнение реакции, не является сложной задачей. Практически учащихся получают уравнение в готовой форме. Однако на данный момент учащиеся еще не овладели понятиями «валентность», «степень окисления», а потому суть процесса для них остается скрытой, непонятной до конца. В какой-то степени раскрытию сущности протекаемого процесса могло бы помочь выполнение лабораторной работы. Однако в силу существующих в ряде школ проблем (отсутствие необходимого оборудования, реактивов) часто выполнение лабораторных работ невозможно, что также оказывает негативное влияние на усвоение и понимание учебного материала.
Анализируя материал по теме «классы неорганических соединений» при изучении темы «кислоты» можно отметить следующее, что внимание акцентируется на свойствах кислот: (пищевые) кислые на вкус, индикаторы реагируют конкретной окраской на растворы кислот, все кислоты диссоциируют с образованием иона Н+, описываются химические свойства кислот. Тема «кислоты» напрямую связана с темой «степень окисления» и «окислительно-восстановительные реакции». Изучение темы «классы неорганических соединений» предполагается в самом начале изучения курса химии, когда знаний об окислительно-восстановительных реакциях нет, что также не способствует пониманию природы классов неорганических веществ.
Специфика химии как науки заключается в том, что она описывает явления и процессы, которые невозможно увидеть. Анализировать и делать выводы о протекающих процессах и явлениях мы можем только на основании наблюдений: изменение окраски, выделение газа, образование осадка. Учебный процесс должен строиться таким образом, чтобы учащиеся самостоятельно могли выводить закономерности протекания процессов и явлений на основе знаний об объекте изучения, для чего необходимо соблюдение ряда условий, в первую очередь, достаточный уровень теоретических знаний.
Одним из важных условий развития научного мышления учащихся также является формирование навыков и умений анализировать и применять методы анализа, которые помогли бы описать свойства простого или сложного вещества. В заданиях ЕГЭ приведены задачи по качественному анализу тех или иных веществ. Часто в школе подобные задания разбираются только теоретически, что не способствует глубокому пониманию сути протекающих химических процессов, подобный упрощенный подход не способствует развитию познавательного интереса учащихся к химии, пониманию сути науки.
Решению вышеуказанных проблем могло бы помочь применение современных технических средств обучения, которые могут изменить не только форму и содержание учебного материала, но и определить направление их развития [11-15]. Дидактическое значение технических средств обучения не ограничивается лишь наглядностью. Их влияние необходимо рассматривать с точки зрения целостного педагогического воздействия на личность обучающегося, способствующего повышению эффективности усвоения знаний, реализации дидактических целей и задач обучения, развитию познавательной заинтересованности школьников, интенсификации учебного процесса.
Следует отметить, что при обучении химии компьютер является наиболее естественным средством обучения, исходя из особенностей химии как науки. Например, с помощью компьютера, соответствующих программ можно наглядно смоделировать и показать химические процессы и явления, лабораторные работы, использовать компьютерную поддержку учебного процесса при изложении учебного материала, осуществить контроль и оценку полученных знаний и т.д. Моделирование химических явлений на компьютере необходимо для изучения явлений и проведения экспериментов, которые практически невозможно показать в школьной лаборатории, но они могут быть показаны с помощью компьютерных технологий [1620].
В зависимости от темы урока могут быть использованы самые разнообразные программы. При этом программные средства для более успешного применения в образовательном процессе должны соответствовать курсу химии с учетом многопрофильности, быть наглядными, доступными для понимания, способствовать формированию теоретических и экспериментальных навыков.
Применение компьютерных моделей явлений, процессов способствует пониманию природы вещества или протекаемого процесса, позволяет выявить механизмы процессов, приводит к лучшему усвоению материала. Выполняя лабораторную работу в режиме виртуальной лаборатории учащиеся могут варьировать параметры реакции, анализировать и сравнивать полученные результаты, делать соответствующие выводы. Например, меняя значения концентраций реагентов по теме «скорость химической реакции и зависимость скорости реакции от различных факторов», учащиеся
могут проследить за изменениями, протекающими в процессе протекания реакций, наблюдать на экране компьютера за происходящими процессами и приходить самостоятельно к более глубоким теоретическим выводам.
При этом гармоничное сотрудничество учителей химии и информатики только способствует совершенствованию учебного процесса. На уроках информатики учащиеся изучают различные компьютерные программы, в частности, в рамках пакета Microsoft Office. Уже на базе полученных по информатике знаний учащиеся могут создавать презентации (мини-учебник в виде слайдов) по отдельному материалу учебника химии. Для реализации возможности обучения, тестирования и контроля знаний учащихся используется встроенный в Microsoft Office язык программирования Visual Basic for Applications (VBA), который позволяет размещать на слайдах формы и элементы управления для ведения диалога (интерактивные мастер-шаблоны). Программы BestChem, ChemCraft, Chemical Predictor, Orbital Viewer , Химия 4.2, PL Table, Виртуальная лабораторная химическая посуда, Виртуальная лаборатория «ChemLab» позволяют решать разноплановые заданий на уроках химии: решение задач по химии, выполнение лабораторных работ по школьной программе по неорганической химии, конструирование молекул, отображение моделей молекул, визуализация атомных орбиталей и строения атомов и молекул и др.
Использование перечисленных программ на занятиях по неорганической химии имеет следующие достоинства:
1. охватывается большой объем учебного материала;
2. совершенствуется наглядность материала за счет управления качеством цвета и звука;
3. появляется возможность демонстрировать химические опыты; опасные для здоровья детей (эксперименты с ядовитыми, горючими, легковоспламеняющимися, сильно пахнущими веществами);
4. темп занятия ускоряется на 10-15%;
5. создается положительная эмоциональная обстановка;
5. все вместе способствует развитию познавательной активности учащихся, разнообразит учебный процесс.
В современном учебном процессе, особенно с учетом перехода на дистанционную форму обучения в условиях пандемии, технические средства обучения, дистанционные технологии позволили расширить возможности педагога в информационной сфере, проводить теоретические занятия (изложение материала, решение задач на семинарах), обогатили эмоциональный опыт учащихся, наглядно представить химические явления и процессы.
Следует отметить, что обучение химии в средней школе часто проходит с недостаточным использованием информационных технологий. При объяснении нового материала иногда демонстрируются слайды, выполненные в программе Power Point. При решении практических задач и проведении лабораторных опытов информационные технологии совсем не использу-
ются. Проблемой также явилось также и то, что при дистанционном обучении выполнение лабораторных работ по химии стало практически невозможным.
Решением проблемы и одним из перспективных вариантов использования компьютерных программ является выполнение школьных лабораторных работ в виртуальном режиме с варьированием параметров той или иной реакции в рамках электронного издания «Виртуальная лаборатория», которое содержит более 150 опытов по школьной неорганической химии, химическое оборудование, посуду, реактивы, раздел «лабораторный журнал» для ведения записей уравнений реакций, наблюдений, выводов. Для визуализации экспериментов использованы средства 3Б графики, анимации, цифровое видео. Программа имеет возможности при проведении эксперимента пошагово руководить деятельностью учащихся. Разработчиками в раздел «тесты» виртуальной лаборатории включены средства для контроля полученных знаний. В разделе «задачи» предлагаются задачи для решения по темам неорганической химии. Издание также содержит справочные материалы.
Автором электронное издание «виртуальная лаборатория» предложено для использования при проведении лабораторных работ по темам неорганической химии: «галогены», «водородные соединения серы», «аммиак», «серная и азотная кислоты», «промышленное получение сильных неорганических кислот», «щелочные металлы» в 9 классах СОШ № 117 г. Уфы. Выбор тем по химии неметаллов в рамках виртуальной лаборатории связан с тем, что ряд экспериментов по данным подтемам невозможно провести в школьном химическом кабинете в силу токсичности исходных реагентов или продуктов протекающих реакций, также отсутствия необходимого оборудования, реактивов, необходимости соблюдения техники безопасности, условий обучения (дистанционный формат).
Как показала практика, использование виртуальной лаборатории на занятиях по неорганической химии в школе способствовало повышению успеваемости, уровня обучаемости, информационной компетентности, развитию познавательного интереса учащихся к предмету «химия». Для преподавателя умение использовать современные педагогические технологии свидетельствует о его высокой профессиональной компетентности, способствует формированию и развитию собственного педагогического стиля.
Список литературы
1. Зайцев О.С. Методика обучения химии. М.: Владос. 1999. - 384 с.
2. Чернобельская Г.М. Методика обучения химии в средней школе. М.: Владос. 2000. - 336 с.
3. Минченков Е.Е. и др. Методика обучения химии в 8-9 классах. М.: Школьная пресса. 2000. - 160 с.
4. Пак М.С. Дидактика химии. М.: Владос. 2004. - 315 с.
5. Беспалов П.И. и др. Практикум по методике обучения химии в средней школе. М.: Дрофа. 2007. - 222 с.
6. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 8-11 классы. М.: Дрофа. 2002. -416 с.
7. Пак М.С. Алгоритмика при изучении химии. М.: Владос. 2000. - 112 с.
8. Иванова Р.Г. и др. Общая методика обучения химии в школе. М.: Дрофа. 2008.319 с.
9. Кирюшкин Д.М. методика обучения неорганической химии. М.: Просвещение. 2000. - 304 с.
10. Зайцев О.С. Системно-структурный подход обучения общей химии. М: МГУ. 2003. - 170 с.
11. Макареня А.А. и др. система химии и методика преподавания химии. СПб.: СПБГУ им. Герцена А.И. 2000. - 80 с.
12. Тимошенко Ю.М. Учебное пособие для практических занятий по методике преподавания химии. Казань. КФУ. 2000. - 56 с.
13. Буланова М.В. и др. Педагогические технологии. М.: МарТ. 2006. -336 с.
14. Дрижун И.Л. Средства обучения химии. М.: Высшая школа. 2001. - 170 с.
15. Зуева М.В. Химия. Школьный практикум. М.: Дрофа. 2002. - 128 с.
16. Васильева П.Д. Обучение химии. М.: КАРО. 2003. -128 с.
17. Дендебер С.В. и др. Технологии обучения химии. М.: Владос. 207. - 110 с.
18. Абрамова С.И. ИКТ в работе учителя химии. М: Просвещение. 2010. - 32 с.
19. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании. М.: Академа. 2003. -192 с.
20. Апатова Н.В. Информационные технологии в школьном образовании. М. 1994. -250 с.
21. Непрерывное профессиональное цифровое обучение как приоритетное направление в саморазвитии и самосовершенствовании для преподавателя/ Кутузова З.Ю., Кутузов А.В.// Образование и проблемы развития общества. 2020, № 4 (13). стр. 44-49
22. Дополнительные подкрепляющие семинары в вузе, как один из факторов формирования компетенций выпускников/ Лизакова Р.А.// Образование и проблемы развития общества. 2020, № 4 (13). стр. 50-55
23. Вопросу о традиции антимилитаристского воспитания в обучении сознательному чтению во второй половине XIX - начале ХХ века/ Малыхина О.Н., Иванов С.В.// Образование и проблемы развития общества. 2020, № 4 (13). стр. 56-61
24. Методический прием "кластер" как способ формирования интерпретационной культуры учителя/ Мандрук И.В.// Образование и проблемы развития общества. 2020, № 4 (13). стр. 56-61
25. Машинное обучение в совершенствовании образовательной среды/ Мухамадие-ва К.Б.// Образование и проблемы развития общества. 2020, № 4 (13). стр. 70-77
Ilyasova Rimma Rashitovna, associate professor
ilyasova_r@mail.ru
Bashkir state university, Ufa, Russia
APPLICATION OF INFORMATION TECHNOLOGIES FOR THE FORMATION OF THEORETICAL AND PRACTICAL KNOWLEDGE IN CLASSES IN INORGANIC CHEMISTRY
Abstract. The article describes the conditions for the formation of theoretical and practical knowledge of inorganic chemistry in secondary school in modern conditions, taking into account the possibility of using new pedagogical technologies in the educational process. Keywords: pedagogical technologies, teaching chemistry, conditions for the formation of knowledge in chemistry.
