CC BY
2УДК 371.38:543
ЦИФРОВИЗАЦИЯ КУРСА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ: АДАПТАЦИЯ ТРАДИЦИОННЫХ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ К ЭЛЕКТРОННЫМ ПЛАТФОРМАМ
Т0РЕБЕК ГСЛНАЗ АЦЫЛБЕКЦЫЗЫ
Магистрант Кызылординский университет имени Коркыт ата, г.Кызылорда, Казахстан
АРЫНОВА КАРИМА ШАТАЕВНА
к.п.н., старший преподаватель, Кызылординский университет имени Коркыт ата,
г.Кызылорда, Казахстан
САПАРОВА ГУЛЬНАРА ТУРЕБЕКОВНА
преподаватель, Назарбаев Интеллектуальная школа г.Кызылорда, Казахстан
Аннотация. Статья посвящена вопросам адаптации традиционного курса органической химии в Казахстане с использованием современных технологий и созданием электронной образовательной среды. Рассмотрены ключевые аспекты цифровизации образования, включая виртуальные лаборатории, платформы управления учебным процессом (LMS), геймификацию. Приводятся примеры из казахстанской образовательной практики и анализируются потенциальные преимущества и вызовы цифровизации химического образования в стране. Особое внимание уделено внедрению искусственного интеллекта для персонализированного обучения и улучшения успеваемости обучающихся.
Ключевые слова: Органическая химия, цифровизация образования, Казахстан, электронная образовательная среда, виртуальные лаборатории, геймификация, LMS, искусственный интеллект
Системы образования во всем мире претерпевают значительные изменения под влиянием развития информационно-коммуникационных технологий. Традиционные методы преподавания, особенно в естественно-научных дисциплинах, таких как химия, сталкиваются с необходимостью интеграции современных образовательных технологий для повышения эффективности обучения. В Казахстане данный процесс особенно актуален в контексте государственных программ по развитию цифровизации и реформирования образования.
Курс органической химии, являющийся одной из наиболее сложных и важных дисциплин химического образования, требует значительного обновления для адаптации к новым условиям преподавания. Внедрение электронной образовательной среды позволяет преодолеть многие ограничения традиционных подходов, предоставляя новые возможности для визуализации и изучения сложных химических процессов.
Цифровизация образовательных систем становится глобальной тенденцией, и Казахстан активно вовлекается в этот процесс. В последние годы были приняты программы и стратегии, направленные на развитие цифрового образования, что включает создание инфраструктуры для онлайн-обучения, а также внедрение электронных образовательных платформ.
Государственная программа «Цифровой Казахстан» стала важным шагом на пути модернизации системы образования. Одной из задач программы является внедрение современных образовательных технологий, что включает переход на цифровые учебные материалы, онлайн-платформы для управления учебным процессом, а также внедрение технологий виртуальной и дополненной реальности. Эти изменения оказывают влияние на все уровни образования, включая высшие учебные заведения, которые должны адаптировать учебные программы к новым условиям.
Органическая химия требует от обучающихся не только теоретических знаний, но и практических навыков, что традиционно обеспечивается через лабораторные занятия. Однако проведение лабораторных работ требует значительных ресурсов, включая оборудование и химические реактивы. Виртуальные лаборатории предлагают эффективное решение этой проблемы, позволяя обучающимся моделировать химические эксперименты в цифровой среде.
С внедрением виртуальных лабораторий обучающиеся могут безопасно изучать химические реакции, наблюдать за процессами, которые трудно или невозможно провести в обычных лабораториях, и работать с интерактивными моделями молекул. Такие лаборатории особенно полезны в условиях дистанционного обучения, что стало актуальным во время пандемии COVID-19. Казахстанские вузы начали активно внедрять виртуальные лаборатории, особенно в технических и химических дисциплинах.
Виртуальные лаборатории являются важным инструментом в современном образовательном процессе, особенно в преподавании естественных наук. Их внедрение значительно расширяет возможности обучающихся в изучении органической химии, обеспечивая интерактивный формат работы с материалом. Виртуальные лаборатории позволяют моделировать сложные химические реакции, взаимодействовать с моделями молекул и безопасно изучать эксперименты, которые в реальной жизни могут быть опасными или трудновыполнимыми. Кроме того, виртуальные лаборатории помогают обучающимся развивать навыки анализа и критического мышления. Они могут экспериментировать с различными химическими реакциями, менять условия экспериментов и наблюдать за изменениями, что невозможно в традиционной лабораторной практике из-за ограничений ресурсов и времени.
Платформы управления учебным процессом (Learning Management Systems, LMS) играют ключевую роль в создании электронной образовательной среды. LMS позволяют преподавателям организовывать учебный процесс, следить за успеваемостью обучающихся, предоставлять доступ к учебным материалам и проводить онлайн-тестирования. В условиях дистанционного обучения такие платформы становятся неотъемлемой частью образовательной среды.
В Казахстане одной из наиболее популярных LMS является Moodle. Многие казахстанские университеты активно используют эту платформу для организации учебного процесса. Moodle предоставляет широкие возможности для преподавателей, включая интеграцию с виртуальными лабораториями, создание онлайн-курсов и взаимодействие со обучающимися. Применение таких платформ позволяет гибко организовывать учебный процесс, предоставляя обучающимся возможность учиться в удобное для них время и темпе.
Преимущества использования LMS заключаются в:
• Центральном управлении учебными материалами,
• Мониторинге успеваемости и посещаемости,
• Возможности оперативной обратной связи со обучающимися,
• Организации онлайн-тестирования и других видов оценки знаний.
В условиях быстро меняющейся образовательной среды, LMS играют решающую роль в обеспечении доступности и удобства учебного процесса. Одной из важных функций LMS является возможность интеграции различных образовательных инструментов, таких как электронные учебники, виртуальные лаборатории и системы тестирования. Важнейшим преимуществом таких систем является автоматизация рутинных задач, что позволяет преподавателям больше времени уделять индивидуальной работе со обучающимися.
LMS позволяют настраивать адаптивные учебные программы, где каждая тема и задание автоматически подстраиваются под уровень подготовки обучающегося. В случае органической химии это особенно важно, так как сложность материала возрастает по мере его изучения. Например, если обучающийся испытывает трудности с пониманием механизмов
реакций, система может предложить дополнительные материалы и задания для углубленного изучения этой темы.
Некоторые казахстанские вузы используют платформу Moodle с интеграцией сторонних плагинов, которые предоставляют возможности для проведения интерактивных лекций, контроля посещаемости и оценки активности обучающихся.
Геймификация в образовании представляет собой использование игровых элементов в учебных курсах для повышения мотивации обучающихся. В курсе органической химии геймификация может быть полезна для более увлекательного освоения сложных тем и повышения вовлеченности обучающихся в учебный процесс.
Игровые методы включают в себя:
• Создание химических викторин и квестов,
• Применение систем поощрения и рейтингов за выполнение заданий,
• Соревнования между обучающимися в решении задач и проведении виртуальных экспериментов.
Геймификация в образовании становится одним из ключевых инструментов повышения вовлеченности обучающихся. В органической химии геймификация может применяться в виде онлайн-игр, химических викторин, соревновательных заданий и виртуальных квестов. Эти подходы способствуют не только лучшему усвоению сложного материала, но и развитию творческого мышления и интереса к предмету.
Особое внимание в геймификации уделяется использованию системы рейтингов и поощрений. За успешное выполнение лабораторных работ, виртуальных заданий или тестов обучающиеся могут получать баллы, которые затем обмениваются на бонусы, такие как дополнительное время на сдачу экзаменов или возможность повторной сдачи лабораторных заданий. Это стимулирует обучающихся работать с материалом более активно, а также улучшает их академическую успеваемость.
Искусственный интеллект (ИИ) начинает играть ключевую роль в образовательных процессах, в том числе в преподавании химии. В сфере органической химии ИИ может помочь обучающимся не только в изучении теоретического материала, но и в проведении виртуальных лабораторных работ, где система может предлагать решения на основе анализа предыдущих ошибок и успехов.
В органической химии ИИ может быть использован для:
• Подбора заданий в зависимости от уровня знаний обучающихся,
• Автоматического создания тестов и практических заданий,
• Прогнозирования успехов обучающихся на основе анализа их результатов.
ИИ-системы способны анализировать прогресс обучающихся и автоматически
подстраивать содержание курса в зависимости от уровня их знаний. Это особенно важно в обучении органической химии, где важна последовательность и постепенное усложнение материала. Например, если обучающийся успешно завершил блок по изучению строения молекул, система может предложить ему более сложные задачи, связанные с реакционной способностью соединений.
Примером использования ИИ в Казахстане является образовательная платформа БШш1апё, где реализованы технологии адаптивного обучения. Обучающиеся получают задания, которые автоматически подстраиваются под их уровень знаний, что позволяет им учиться в индивидуальном темпе.
Внедрение цифровых технологий в учебный процесс органической химии имеет ряд важных преимуществ:
• Доступность и гибкость: Студенты могут работать в удобном для них темпе и в любое время, что особенно важно в условиях дистанционного обучения.
• Интерактивность: Технологии AR/VR и геймификация делают учебный процесс более увлекательным и наглядным, что способствует лучшему усвоению материала.
• Повышение эффективности: Виртуальные лаборатории и ИИ позволяют проводить эксперименты и тесты с меньшими затратами времени и ресурсов, а также предоставляют возможность глубже изучить сложные темы.
• Безопасность: Виртуальные среды снижают риски, связанные с проведением опасных химических экспериментов.
Заключение
Цифровая трансформация курса органической химии в Казахстане открывает новые перспективы для улучшения качества образования. Внедрение современных технологий, таких как виртуальные лаборатории, LMS, AR/VR и ИИ, способствует созданию более интерактивной и персонализированной образовательной среды. Эти инновации позволяют обучающимся не только лучше усваивать теоретические знания, но и приобретать практические навыки, что в конечном итоге повышает их подготовку и конкурентоспособность на рынке труда.
Несмотря на успехи, процесс цифровизации сталкивается с рядом вызовов, таких как недостаток технической инфраструктуры и необходимость повышения квалификации преподавателей. Тем не менее, при активной поддержке со стороны государства и учебных заведений, Казахстан имеет все возможности для успешного внедрения цифровых технологий в систему высшего образования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Khan, S., & Hall, C. Digital Technologies in Chemistry Education: Impact and Prospects. // Springer. -2019.
2. Smith, J. et al. Virtual Laboratories in Science Education: A Comprehensive Review. // Journal of Chemical Education. -2020.-Т.97.-№3.-С. 1204-1215.
3. Министерство образования и науки Республики Казахстан. Программа цифровизации образования Казахстана. // Астана: МОН РК.-2022.
4. Lee, D., & Kim, S. Gamification and Personalized Learning in Higher Education: Case Studies and Practical Approaches. // Academic Press.-2018.
5. Aitkulova, A. et al. Augmented and Virtual Reality in Kazakhstani Education: Challenges and Opportunities. // Journal of Educational Technology.-2021.-T.12.-№4.-C. 245-262.
6. Министерство цифрового развития и инноваций Республики Казахстан. Образовательные технологии будущего: обзор казахстанского опыта. // Астана: МЦРИ РК.-2023.
7. Serikbayev, T. et al. Integration of Virtual Reality in Organic Chemistry Education in Kazakhstan: Case Studies. International Journal of Advanced Research in Education.-2022-Т. 13.-№4.-С. 133149.
