Современные технологии обучения в настоящее время практически неотделимы от информационных технологий. Отделить одно от другого невозможно, поскольку только широкое внедрение новых педагогических технологий позволит изменить саму парадигму образования, и только новые информационные технологии позволят наиболее эффективно реализовать возможности, заложенные в новых педагогических технологиях.
Применение новых информационных технологий в учебном процессе позволяет направить интеллектуальный потенциал учащихся на позитивное развитие. Именно на уроках под руководством учителя школьники могут научиться использовать компьютерные технологии в образовательных целях для всестороннего развития своего интеллекта, овладеть способами получения информации для решения учебных, а впоследствии и производственных задач, приобрести навыки, которые помогут продолжать образование в течение всей жизни.
К сожалению, в настоящее время материально-техническое оснащение большинства школ не позволяет использовать компьютер в качестве одного из основных средств обучения (наряду с учебной литературой и живым словом учителя), а использование сети Интернет в качестве источника информации и средства получения знаний в ходе уроков зачастую вообще невозможно. Тем не менее, использование компьютера – это средство, которое интенсифицирует, обогащает учебный процесс и способствует развитию и личности ребенка, и профессионального мастерства учителя, создавая новую культуру педагогического общения.
Особую значимость для нашей работы имели труды Б.С.Гершунского, И.Л Дрижуна, А.А.Кузнецова, Н.Е.Кузнецовой, Е.И.Машбица, М.С.Пак, Н.Ф.Талызиной и других ученых по вопросам использования программных средств, информационных технологий в обучении, а также целый ряд статей по данной тематике, опубликованных в журнале “Химия в школе” в 2002 – 2006 гг.
Основной разновидностью информационных технологий, используемых в обучении химии, являются технологии компьютерного обучения. Компьютерное обучение относится к интерактивным системам обучения, обеспечивающим двустороннее взаимодействия учащихся и компьютера. Технология такого обучения может строиться как на основе отдельного использования компьютера, так и в сочетании с комплексом видеомагнитофона, видеодисковых проигрывателей, технологии мультимедиа.
Для учителя компьютер выступает как средство обучения, научной организации преподавания и учения, а также инструмент тестирования и оценивания. Для учащихся компьютер – это инструмент самостоятельной проработки учебной информации, самоорганизации учения и оценивания своих достижений, а также творческого моделирования химических явлений, приборов и действующих установок, кодирования и декодирования полученных данных, решения типовых задач. Работа с компьютером обеспечивает индивидуальный подход к учению, межпредметные связи химии с математикой, информатикой, развивает компьютерную грамотность и культуру учащегося.
В настоящее время разработано большое количество педагогических программных средств по химии. Однако на сегодняшний день доминируют программы, составленные, по сути, как информационно-справочные системы с элементами тестирования. Задача учителя заключается в том, чтобы, учитывая психофизиологические особенности переработки и усвоения информации учащихся, в ходе урока реализовать оптимальное сочетание словесно-знакового и пространственно-образного метода подачи материала. При этом хорошее владение учителя-предметника информационными средствами в современных условиях становится общим атрибутом профессиональной педагогической деятельности и условием правильного функционального применения компьютера в процессе обучения химии.
При использовании компьютера в обучении химии необходимо учитывать степень сформированности у учащихся навыка персональной работы с компьютером. Именно поэтому в процессе изучения химии в курсе 8 – 9 классов основной акцент делается на использование компьютера для фронтальной работы с классом (например, для демонстраций в ходе объяснения нового материала) или групповой работы (самостоятельное изучение нового материала или закрепление уже изученного), но в этом случае обязательным является наличие в группе хотя бы одного ученика – уверенного пользователя ПК. При изучении химии в старшей школе (10 – 11 классы) уже возможно использование компьютера для организации индивидуальной работы учащихся (закрепление знаний с помощью проведения виртуальных лабораторных работ, осуществление контроля результатов обучения по теме в виде прохождения тестов или решения задач).
Представленный материал отражает возможность использования компьютерных технологий при изучении курса химии в старшей школе (на примере отдельных тем курса 10 класса по программе О.С.Габриеляна).
В 10 классе по программе О.С.Габриеляна учащиеся изучают курс органической химии. Одной из самых крупных тем курса является тема “Углеводороды” (на ее изучение отводится 14 – 17 часов), в ходе обучения которой учителю необходимо реализовать целый ряд образовательных, воспитательных и развивающих целей и задач, и использование компьютера на разных этапах урока вполне успешно содействует решению некоторых из них. Например: использование компьютера при изучении строения молекул углеводородов разных классов способствует развитию пространственного воображения учащихся. При этом можно использовать демонстрацию уже готовых моделей (обучающие диски “1С: Образовательная коллекция. Органическая химия” или “Открытая химия. Версия 2.5”). Другой вариант: при закреплении знаний использовать программу, позволяющую ученику самостоятельно конструировать модели молекул (образовательный диск “Химия (8 – 11 класс). Виртуальная лаборатория”, CD-ROM № 2).
Кроме того, необходимо отметить, что проведение некоторых лабораторных работ по данной теме затруднено по причине отсутствия необходимого оборудования (например, отсутствие в классе вытяжного шкафа) или из-за наличия среди учащихся детей со склонностью к аллергическим реакциям. Использование обучающего компьютерного диска “Химия (8 – 11 класс). Виртуальная лаборатория” (CD-ROM № 1) позволяет провести эти работы на компьютере.
Далее. Использование компьютера при обучении химии способствует формированию таких общеучебных предметов и навыков как навык самостоятельного получения знаний, умение рационально распределять время при выполнении заданий, осуществлять самоконтроль и т.д.
Наконец, использование компьютера содействует развитию положительной мотивации учащихся и увеличению их познавательной активности. Конечно, это далеко не все цели и задачи, решению которых содействует использование ПК в процессе обучения химии, – мы рассмотрели лишь некоторые из них.
Теперь рассмотрим возможность использования компьютерных технологий на конкретных примерах.
№ п / п |
Тема урока |
Основные понятия |
Примеры использования ПК |
1 |
Алканы: строение, изомерия, номенклатура, физические свойства, способы получения. | Гомологический ряд алканов. Строение молекул метана и его гомологов. Изомерия и номенклатура алканов. Физические свойства и способы получения алканов. |
|
2 |
Химические свойства алканов. | Реакции замещения. Горение алканов в различных условиях. Термическое разложение алканов. Изомеризация алканов. Применение алканов. | Проведение лабораторной работы “Получение метана и его основные химические свойства” |
3, 4 |
Алкены: строение, изомерия, номенклатура, физические и химические свойства алкенов, способы получения. | Гомологический ряд алкенов. Строение молекул алкенов. Виды изомерии и номенклатура алкенов. Физические и химические свойства алкенов, способы получения алкенов. |
|
5 |
Решение расчетных задач по темам “Алканы” и “Алкены”. | Алгоритмы решения расчетных задач разных типов. | Использование Word Excel для решения расчетных задач. |
6 |
Обобщение и систематизация знаний по темам “Алканы” и “Алкены”. | Основные понятия, полученные при изучении тем “Алканы”, “Алкены”. Составление химических формул изомеров и гомологов алканов и алкенов. Решение задач на вывод формул алканов и алкенов. |
Тестирование по изученным темам. |
Как видно из таблицы, применение компьютерных технологий может осуществляться в рамках одного урока (на разных его этапах), на уроках разных типов (урок-лекция, урок-упражнение и т.д.), а значит, выполняет разные дидактические функции.
Урок № 1, 3. Пространственное строение молекул углеводородов.
На первых этапах изучения органической химии большую трудность представляет пространственное строение молекул. В учебниках химии приведено лишь несколько рисунков по строению молекул органических веществ. Так как рисунок плоский и двухмерный, то пространственный образ приходится додумывать, воображать. Технология интерактивного трехмерного представления объектов позволяет производить необходимые действия не в голове, а прямо на экране и тут же видеть результат, а не представлять его. Неоценима роль такой технологии в процессе обучения для понимания учащимися ключевых понятий.
Применение слайд-фильмов во время лекций обеспечивает динамичность, наглядность, более высокий уровень и объем информации по сравнению с традиционными методами. При подготовке слайд-фильма к уроку можно использовать информацию сети Интернет (например, ресурс “Компьютерное моделирование в преподавании химии: http://chemmodel.narod.ru/page2.html.”), электронные учебники (например, “1С: Образовательная коллекция. Органическая химия”), а также создавать материалы в программах Microsoft PowerPoint, ChemDrow и ChemLab.
Урок № 2. Химические свойства алканов.
При изучении этой темы одним из возможных вариантов является урок, протекающий по следующему плану:
- Организационный момент, сообщение учащимся целей урока;
- Проверка письменной части домашнего задания, актуализация знаний учащихся путем фронтальной беседы;
- Самостоятельная работа учащихся на компьютере по выполнению лабораторной работы “Получение метана и изучение его химических свойств” (поскольку на этом этапе происходит самостоятельное изучение нового материала, допустимым и в некоторых случаях даже необходимым является использование учебника);
- Закрепление изученного материала. Достижению этой цели служит предусмотренное компьютерной программой заполнение лабораторного журнала и выполнение итогового теста после завершения лабораторной работы;
- Подведение итогов урока, запись домашнего задания.
Необходимо отметить, что тестирование на этом уроке является обучающим, и служит не для контроля знаний, а для детального изучения, освоения темы и подготовки к итоговому контролю знаний. Данная деятельность предполагает индивидуальную работу каждого ученика с компьютерной программой, предложенной учителем. Учащийся получает возможность работать в удобном ему темпе и обращать внимание на те вопросы темы, которые вызывают затруднения именно у него. А учитель проводит индивидуальную работу с теми учащимися, кто нуждается в помощи (тем самым осуществляется реализация индивидуального подхода в обучении). При проведении обучающего тестирования учащемуся, как и в традиционных тестах, предлагается вопрос по теме и четыре варианта ответа, среди которых лишь один верный. Чтобы перейти к следующему вопросу теста, надо указать правильный ответ. Если учащийся выбирает неверный ответ, то по гиперссылке программа открывает слайд теоретической части темы, который содержит информацию для правильного ответа. Работая с обучающей программой, которая помогает ликвидировать пробелы в знаниях и не наказывает за неправильный ответ снижением отметки, школьники испытывают положительные эмоции, что очень важно для успешного усвоения изучаемого материала.
Необходимо отметить, что для проведения этого урока нужен кабинет информатики, в котором установлено 10 – 12 машин, объединенных в единую сеть. Поскольку количество учащихся в одном классе превышает число машин как минимум вдвое, вполне уместно использовать следующий подход к проведению урока. Учащимся, способным к самостоятельному изучению и усвоению материала (“сильным” учащимся), необходимо сразу же приступить к работе с ПК. Учитель же, в основном, работает с более слабыми учащимися. Вместе с ними он разбирает изучаемый материал с привлечением учебника и классной доски, а затем, объединившись в пары (или микрогруппы по три человека), эти ученики также приступают к работе на компьютере под контролем учителя. Для проведения этого урока используется обучающий диск “Химия (8 – 11 класс). Виртуальная лаборатория”, CD-ROM № 1.
Урок № 5. Решение расчетных задач по изученным темам.
Программы для химических расчетов и моделирующие программы позволяют учащемуся быстро получить результат – решить задачу, но почти не учат, как это делать. Именно поэтому их использование неприемлемо при обучении ребят решению расчетных задач определенного типа. Но, поскольку к 10 классу учащиеся уже освоили алгоритмы решения основных типов расчетных задач, то на этом уроке вполне возможным становится применение специализированных программ для химических расчетов, например CHEMICALS for WINDOWS v.4.2, которую можно найти в Интернете по адресу: http://www.chemicals.com или программы Microsoft Excel, которая позволяет проводить самые различные вычисления при помощи аппарата формул и функций. Работать с программой Microsoft Excel учащиеся учаться на уроках информатики. Показателем для оценивания учащихся на этом уроке служит количество и правильность решенных задач на компьютере, индивидуальная работа на местах или решение задачи на доске.
Примером индивидуальных заданий на дидактических карточках могут служить задачи, подобранные на основе дифференцированного подхода к детям (Приложение 1).
В любом случае, применение компьютера при обучении химии должно быть лишь одним из средств получения знаний и разумно сочетаться с другими формами и методами обучения. Только в этом случае становится возможным повышение качества химических знаний учащихся.