Статья «Элективный курс» Виртуальная химическая лаборатория

«Элективный курс «Виртуальная химическая лаборатория»

Современными исследованиями установлено, что образовательный процесс становится более эффективным при использовании интерактивных, мультимедиа насыщенных образовательных ресурсов, обеспечивающих активные методы обучения.

Примерами таких ресурсов являются виртуальные лаборатории, которые могут моделировать поведение объектов реального мира в компьютерной образовательной среде и помогают учащимся овладевать новыми знаниями и умениями в научно-естественных дисциплинах, таких как химия, физика и биология.

Во многих исследованиях отмечается значение виртуальных экспериментов для химического образования. Указывается, что виртуальные опыты могут применяться для ознакомления учащихся с техникой выполнения экспериментов перед непосредственной работой в лаборатории. Кроме этого учащиеся могут также проводить такие опыты, выполнение которых в реальной лаборатории может быть опасно или дорого. Компьютерные модели химической лаборатории побуждают учащихся экспериментировать и получать удовлетворение от собственных открытий.

Для осуществления этих задач мною была разработана программа элективного курса «Виртуальная химическая лаборатория» на основе одноименного электронного издания для 8-11 классов», разработанного в Лаборатории систем мультимедиа МарГТУ. Это издание предназначено для использования в учебном процессе полного среднего общего образования во время занятий в компьютерных классах, для аудиторных занятий, а также для самостоятельной работы учащихся дома.

Это издание - победитель в номинации "Обучающие и образовательные программы" на девятом фестивале творческого интерактивного мультимедиа – контента Контент 2004.

Электронное издание включает: виртуальную лабораторию, конструктор молекул, тренажер для решения химических задач, тесты, таблицы, хрестоматию,

"Коллекцию". В состав электронного издания «Виртуальная химическая лаборатория» входят более 150 химических опытов из курса химии средней школы. Химические опыты проводятся в реализованной на экране монитора лаборатории со всем необходимым оборудованием и химической стеклянной Химические опыты реализованы с использованием трехмерных анимаций, благодаря чему учащиеся могут проводить опыты так же, как в реальной лаборатории.

В ходе выполнения каждой лабораторной работы учащийся производит наблюдения и может сохранить их в виде "виртуальных фотографий».

В «Лабораторный журнал» ученик заносит свои наблюдения, составляет уравнения, делает необходимые записи и выводы по результатам работы. В нем сохраняются все действия по каждому опыту. Его аккуратное ведение позволяет ученику систематизировать полученные знания, а значит, лучше усвоить материал, а учитель может проверить правильность заполнения журнала после работы.

В состав «Виртуальной химической лаборатории» входит «Конструктор молекул» предназначенный для построения трехмерных моделей органических и неорганических молекул. «Конструктор» показывает цветные молекулы в виде штриховой, шаростержневой или масштабной трехмерных моделей. Ученик может вращать полученную модель и, таким образом, представить, как она выглядит в реальности. Особый интерес вызывают творческие задания, носящие исследовательский характер. Устойчивое внимание к изучаемым объектам наблюдалось при выполнении заданий, предполагающих самостоятельную разработку моделей молекул соединений, обладающих заданными свойствами, или, наоборот, прогнозирование свойств соединения, модель молекулы которого создана самим учеником.

В «Виртуальную химическую лабораторию» включены средства для тестирования знаний, полученных в результате выполнения лабораторных работ. По результатам выполнения контрольных заданий осуществляется подсчет полученных баллов и составляется перечень допущенных ошибок.

Раздел "Коллекция" содержит дополнительную иллюстративную информацию, необходимую для проведения лабораторных работ, решения задачи усвоения учебного материала. В раздел включены свыше 600 иллюстраций (анимации, видео, графика и т.д.).

В разделе "Таблицы" представлено около 20 таблиц, содержащих справочную информацию. В «Таблицах» приводятся основные сводные данные — от «Периодической системы элементов Д.И. Менделеева» до названий важнейших кислот и солей. Такие шпаргалки-справочники полезны и удобны.

При проведении ряда практических работ ученики используют видеофрагменты, позволяющие школьникам увидеть проводимый ими эксперимент в реальной лаборатории.

Важной составляющей электронного издания является раздел «Задачи» предназначенный для выработки у учащегося навыков в решении расчетных задач по химии. Раздел «Задачи» особенно ценен при самостоятельной подготовке учащихся к занятиям и экзаменам (в том числе и ЕГЭ). Из «Задач» дозволяется обратиться к материалам разделов «Коллекция» и «Таблицы», чтобы освежить в памяти неожиданно забытую формулу или значение какой-нибудь фундаментальной постоянной.

В виртуальной лаборатории предусмотрена необходимость управлять работой ученика. Для этого создан педагогический агент, анимированный персонаж «Химик». Он помогает сконцентрировать внимание, ведёт их через мультимедиа презентацию, обеспечивает дополнительные коммуникации через эмоции, жесты, движения тела. Таким образом, педагогический агент делает взаимодействие пользователя с компьютером более «человеческим», более социальным. «Химик» осуществляет контроль за всеми действиями учащегося, направляет его при ошибочных действиях, помогает ему при возникновении проблем. Он или хлопает в ладоши, или грозит пальчиком , или хвалит , или просит еще подумать. В арсенале «химика» широкий набор поз, жестов, движений головы и выражений лица.

На основе электронного издания мной была разработана программа элективного курса «Виртуальная лаборатория» для учащихся 10 - 11 классов. Данный курс, являясь интеграционным, развивает содержание базовых курсов «Химия» и «Информатика» и удовлетворяет познавательные потребности учащихся.

Программа рассчитана на 16-17 часов.

Программа содержит следующие разделы:

Оборудование лаборатории.

Свойства органических веществ.

Химические реакции.

Атомы и молекулы

Проведя презентацию для 10 и 11 классов, рассказав и показав им это электронное издание, я ожидала, что будет много желающих, ведь здесь можно поиграть, посмотреть мультики. Однако, пришли только 10 человек. Среди них не было случайных людей, а только влюбленные в химию, те, кому знание химии и умение проводить опыты нужны будут в дальнейшем.

В процессе реализации программы элективного курса я отметила положительные результаты:

возрос интерес учащихся к изучению химии;

уменьшилось количество ошибок при написании уравнений реакций;

сформировалось умение самостоятельной работы на компьютере и оформления отчета о лабораторной работе.

Однако, я столкнулась с рядом трудностей:

при отсутствии компьютерного класса в нашей школе очень трудно найти свободное время в кабинете информатики;

отсутствие лаборанта в классе информатики;

отсутствие наушников;

не все компьютеры могут загрузить электронную программу, поэтому иногда приходилось работать по 2 человека за компьютером.

Однако, несмотря на трудности, учащиеся с огромным удовольствием работали в рамках элективного курса и при опросе отметили, что занятия были интересными, полезными, это им помогло научиться работать самостоятельно, закрепить навыки работы на компьютере и даже определиться с выбором будущей профессии. Некоторые ученики выказали желание продолжить освоение программы, и во 2 полугодии продолжили посещать этот элективный курс.

Апробация элективного курса показала возрастание познавательного интереса школьников к предмету, развитие их исследовательских и экспериментаторских навыков: соблюдение правил безопасности, выбор оптимальных алгоритмов выполнения эксперимента, умение наблюдать, выделять главное, акцентировать внимание на наиболее существенных изменениях.

В условиях, когда отсутствует в школах полный комплект реактивов, когда основными инструментами учителя химии стали школьная доска и мел, когда сокращается количество часов на изучение курса химии в 10 -11 классах и нет времени на проведение экспериментов (хоть бы программу выдать!), данный элективный курс очень полезен именно для заинтересованных учеников.

Данный курс, несомненно, полезен при работе как в классе, так и дома. Он пригодится при подготовке к контрольным работам, экзаменам, при повторении, изучении пропущенного или не до конца понятого материала. Средства программы помогут писать рефераты и составлять доклады, а также организовывать предметные презентации.

Залог успешного внедрения средств ИКТ в образовательный процесс заложен в хорошо известных принципах педагогики сотрудничества, которые можно перефразировать следующим образом: «Не к компьютеру за готовыми знаниями, а вместе с компьютером за новыми знаниями».

В конце выступления хочу привести слова древней китайской мудрости:

"Скажи мне - и я забуду.
Покажи мне - и я запомню.
Дай мне действовать самому - и я научусь".

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/35874-statja-jelektivnyj-kurs-virtualnaja-himichesk