«Використання інформаційних технологій

на уроках хімії в умовах сталого розвитку»

 

Чи потрібен комп'ютер у сучасній  хімічній  лабораторії?

 

      Питання швидше риторичне: зараз без комп'ютера, напевно, навіть філософи не пишуть свої праці. І все ж, для чого потрібен комп'ютер саме хімікам?

     Та хоча б для того, щоб акуратно зображати формули. Адже будь-який хімік в душі художник і отримує естетичне задоволення від красиво намальованих хімічних формул і схем реакцій. На жаль, не в кожного очі та  рука Леонардо да Вінчі. Раніше хіміки при оформленні дисертацій і статей нерідко зверталися по допомогу до професійних художників, тепер же за допомогою таких комп'ютерних програм, як Chem Draw, ACD Sketch або ChemWind, можна самостійно намалювати найскладніші формули і відредагувати їх. Більш того, натискаючи на кнопку миші, їх легко перетворити на просторові структури і, обертаючи в просторі, вибрати найбільш наочну проекцію для подання в статті або доповіді. А наскільки видовищними і корисними бувають комп'ютерні анімації складних хімічних і біохімічних процесів. Комп'ютер допомагає не тільки висловити дані, але і зрозуміти їх. Не рідко без спеціальних програм, наочно зображують періодично структуровані тверді тіла. Буває дуже важко розібратися в типі і параметрах їх кристалічних граток.

     Але комп'ютер не тільки допомагає отримувати естетичну насолоду від красиво намальованих структур, формул і схем реакцій. Будь-який хімік знає, яке велике значення в його діяльності має робота з літературою. Адже як образливо буває, коли витратиш на синтез кілька місяців, а потім з'ясовується, що все це було вже зроблено (іноді - ще в дев'ятнадцятому столітті!). Тому без роботи з літературою, пошуку та порівняння різних даних хіміку не обійтися. Проте загляньте в сучасну хімічну бібліотеку - тисячі, якщо не мільйони томів енциклопедій, монографій, підручників і журналів зарозуміло дивляться на вас з полиць. Так і здається, ніби вони у стилі героя Ільфа і Петрова зараз скажуть глузливо-скептично: "Шукаєте? Ну-ну!" Є від чого піти обертом голові, адже оглядовий пошук навіть у реферативних журналах на кшталт "Chemical Abstracts" займає не один день. От би цей пошук автоматизувати! Напевно ця думка не раз приходила в голову хіміку, що сидить біля стопки товстелезних томів, покритих бібліотечної пилом.

      І ось тут без комп'ютера ніяк не обійтися. Те, що для людини нудно і довго, для ЕОМ - хвилинна справа. Недарма реферати з багатьох природничих дисциплін, у тому числі з хімії, зараз видаються і в цифровому форматі на комп'ютерних компакт-дисках; як приклад можна привести широко відомі "Current Contents". Вставив такий диск в комп'ютер, ввів ключові слова або прізвища авторів - і через хвилину отримуєш повний список всіх рефератів, в яких вони зустрічаються. Потім можна переглянути знайдені комп'ютером матеріали, відібрати потрібну інформацію і зберегти вибрані реферати на диску або роздрукувати їх. У залежності від кількості відібраних комп'ютером джерел вся процедура займає від десяти хвилин до півгодини, що набагато менше, ніж при традиційному пошуку інформації.

       Якщо у вас є можливість користуватися міжнародною комп'ютерною мережею (Інтернетом), то необов'язково купувати компакт-диски для пошуку необхідних даних: такий сервіс безкоштовно доступний на багатьох спеціалізованих хімічних серверах. Наприклад, здійснити літературний пошук можна на сайті Beilstein Abstracts, попередньо безкоштовно зареєструвавшись на хімічному сервері ChemWeb. Крім зазначеної можливості пошуку, на цьому сервері можна знайти і багато іншої цікавої хімічної інформації, наприклад, інтернет-журнал для хіміків Alchemist чи базу даних по номенклатурі і властивостям багатьох речовин. Гарна база даних за фізико-хімічними властивостями та ІК спектрами органічних сполук розташована на сайті Американського інституту стандартів, причому ви можете намалювати на екрані будь-який фрагмент структури, а програма сама підбере всі наявні в базі речовини, в яких він міститься. Не варто й говорити, наскільки це зручно і полегшує пошук, особливо якщо потрібно зробити порівняльну вибірку будь-яких властивостей по певному класу сполук.

     Будь-який сучасний аналітичний прилад, як правило, підключений до комп'ютера, який збирає інформацію, відповідно з певною програмою попередньо обробляє дані і виводить результат на монітор і / або принтер. В останніх версіях в такі апаратно-програмні комплекси інтегрована і база даних з елементами штучного інтелекту, яка дає рекомендації про якісний склад аналізованих речовин та їх сумішей. Інші програми дозволяють симулювати спектри відповідні певної хімічної структурі. Якщо ж ваші аналітичні прилади не приєднані до комп'ютера - не біда, при бажанні можна самостійно налагодити інтерфейс.

     Ну і, звичайно, не можна обійти мовчанням застосування комп'ютерів для квантово-хімічних розрахунків електронної структури молекул і обгрунтування механізмів різних реакцій.

       Продуктивність комп'ютерів росте на очах, математичний апарат і розрахункові методи поступово вдосконалюються, а як наслідок, збільшуються і  можливості комп'ютерної хімії. І напевно, недалекий той час, коли основний час хіміки будуть проводити не у лабораторних столів, а за комп'ютерами, розробляючи та обчислюючи найбільш  ймовірні схеми реакцій або властивості отриманих сполук з використанням так званих QSAR-програм (від "quantative structure - activity relationships "; програми, які дозволяють за структурою передбачати властивості сполук). Але як би не склалися взаємини хімії і комп'ютерів, хочеться сподіватися, що такі слова, як "мистецтво експерименту" і "інтуїція", ніколи не зникнуть зі словника хіміка.

Комп'ютерні технології на уроках хімії.

Використання нових інформаційних технологій стає в останні роки важливим напрямком розвитку професійної освіти. Мультімедіа технології найчастіше використовуються в комп'ютерних класах. В даний час є багато навчальних мультимедійних компакт - дисків, прийнятною якістю навчального матеріалу. Мною застосовано комп'ютерне супровід уроків хімії. Комп'ютерне супровід уроків реалізовано за допомогою комплексу апаратно-програмних засобів, яке передбачає використання інтерактивної комп'ютерної графіки в процесі викладу нового матеріалу. Комп'ютерний графічний матеріал надаю аудиторії за допомогою монітора. При цьому традиційні засоби використовую в повному обсязі.

На уроках хімії та на позакласних заняттях застосовуються такі відомі пакети програм як: «1 С: Освітня колекція. Загальна і неорганічна хімія »,« 1 С: Освітня колекція. Органічна хімія »,            « 1 С: Освітня коллекція.Хімія для всіх XXI. Хімічні досліди з вибухами і без »,« Досліди з хімії »,          « ChemWindow v3.0 »;« Chemlab 2.0d »;« Talbica NC 2.2 »;   « Table v3.40 »;« Хімічний тир »;    « Асистент Хімії »; «Мх Table»; «МХ-розчин».

      Застосування комп'ютерного тестування з хімії розвиває інтелектуальні здібності учнів, тому що вони один і той же тест можуть проходити по кілька разів, поки не буде отриманий позитивний результат. Всі ці тести відповідають мінімуму вимог з хімії. Всі ці тести виконані у вигляді відкритої форми, тобто після кожної відповіді наводиться довідка для складання правильної відповіді. Іншим важливим моментом є економія часу. За короткий час розкриваю, пояснюю, підтверджую формулами і експериментом найбільш важкі питання програми. Наприклад, утворення зв'язку нітрогеном аміну і йоном гідрогену води або кислоти за донорно-акцепторним механізмом. За допомогою комп'ютерного супроводу уроку учні легше сприймають важкі розділи програми.

        Одним із прийомів активізації розумової діяльності учнів на уроках хімії є моделювання хімічного експерименту на базі комп'ютерної технології. Це ні в якому разі не замінює традиційні практичні та лабораторні роботи, передбачені шкільною програмою з хімії, а лише доповнює експериментальну частину навчання, дає можливість більш раціонально організувати вивчення таких тем з хімії, для яких демонстраційний експеримент неможливий в умовах шкільної практики (виділення шкідливих, отруйних речовин, відсутність дорогих, рідкісних реактивів, демонстрація вибухових речовин, моделювання промислових реакторів для виробництва хімічних речовин та ін.) Застосування комп'ютера в такій ситуації може виявитися тим єдиним технічним засобом, який дозволить забезпечити оптимальні умови сприйняття досліджуваного матеріалу.

        А також в ході демонстрації дослідів докладно зупиняюся над розкриттям тих ключових моментів і фрагментів, які важкодоступні розуміння учнів при поясненні, які не можна побачити при демонстрації.

        Комп'ютерна анімація займає важливе місце при вивченні розділів органічної хімії. Багато для цих цілей використовується компакт-диск з програмою «ChemWindow v3.0." При вивченні будови органічних речовин учням пропоную складати структурні формули складних органічних речовин. За допомогою панелі радикалів вони збирають по частинам формули речовин і тренуються у складанні назв цих сполук. Отримані формули речовин учні проглядають в просторовому обертанні. На цих уроках візуально засвідчують різноманіття органічних сполук.

Для підготовки рефератів учні використовують енциклопедичні дані про біографії видатних хіміків. Життєдіяльність великих вчених в області хімії широко представлена на компакт-дисках. Крім цього учні багато на уроках хімії використовують також відеоматеріали. Вони допомагають учням краще розібратися в речовинах та їх застосування в народному господарстві.

        Хімія-це наука XХI століття. Тому вона тісно пов'язана з новими інформаційними комп'ютерними технологіями (ІКТ). У зв'язку з цим я приділила важливу увагу пошуку інформації в Інтернеті на хімічну тематику. Для цих цілей ми використовували пошукові системи "Rambler" та "Yandex". Зробивши запит «Сірчана кислота», нами були отримані наступні матеріали: реферат на тему: «Сірчана кислота і властивості» і стаття «Екологічні аспекти при синтезі сірчаної кислоти«. Як ми бачимо, використання ІКТ розширює можливості учнів, дає більш поглиблено вивчати потрібну йому тему.

       За час використання мною ІКТ учні навчилися самостійно застосовувати їх на уроках хімії. Вважаю, що кожен з них здатний вміло використовувати комп'ютер при вивченні розділів хімії. Знання комп'ютера допомагає їм готуватися до уроків.

Пошук інформації

     Багато вчителів хімії пропонують учням написати реферат або підготувати доповідь з тієї чи іншої теми. Звідки беруть учні необхідну інформацію? Як вони з нею працюють? Дуже часто вся творча робота "зводиться до звернення до сайту" Колекція рефератів "(http://www.referat.ru) і роздруку на принтері готових матеріалів.

      Серед інтернет-сайтів зустрічаються й такі, які важко віднести до якої-небудь групи: з одного боку - це ###### Ганський, з іншого - жартівливі сайти. Як розцінити "Періодичну систему харчових елементів"? Або сайти, в яких зібрані "ляпи" з навчальних посібників або записані на уроці за вчителем хімії?

      Таким чином, Інтернет містить багато хімічної інформації, але зуміти знайти потрібну - не так просто. У цьому допоможуть спеціальні засоби пошуку, серед яких відзначимо насамперед Яndex (адреса в Мережі http://www.Yandex.ru). Для пошуку інформації в усьому світі зручно використовувати Alta Vista (http://www.altavista.com). Точність пошуку залежить тільки від того, наскільки точно і коректно Ви сформулюєте своє питання. Якщо ключові слова визначені правильно, то не доведеться переглядати сотні або тисячі сторінок, які ніяк не пов'язані з потрібною темою.

      Які ж можливості відкриває Мережа перед вчителем? Велика різноманітість сайтів робить можливість широко використовувати інформацію Інтернету для навчання хімії. Наведу кілька прикладів.

      Велике значення для формування природничо-наукової картини світу має ознайомлення учнів з історією науки. Як відомо, такої теми в курсі хімії немає, але на уроці завжди можна знайти час для розмови про великих хіміків, про відкриття хімічних елементів або синтезі речовин, про становлення наукових теорій. Всю необхідну інформацію учні можуть самостійно знайти вдома і, користуючись нею, підготувати невелике повідомлення для однокласників. Причому, таке повідомлення не обов'язково має бути усним: запропонуйте учням підготувати так звану стендову доповідь, яка потім буде розміщена на спеціальному стенді безпосередньо в кабінеті або  поруч з кабінетом хімії. Якщо таке завдання дається вперше, то бажано, щоб учитель дав деякі адреси в Інтернеті, де школярі можуть знайти або готову інформацію, або посилання на неї. Важливо, щоб учні не просто виводили на принтер знайдені web-сторінки, а, використовуючи їх, створили власне інформаційне повідомлення. Це досягається спеціальним формулюванням завдання, наприклад: "Користуючись інформацією (посиланнями) розташованими на web-сторінці за адресою ..., підготуйте повідомлення про ... обсягом не більше 2-х сторінок". Обмеження обсягу не дозволить механічно скопіювати чужу роботу з Мережі.

       Друга форма роботи в Інтернеті передбачає відвідування сайтів різних культурно-просвітницьких, наукових установ і виробничих підприємств. Вимоги до віртуальної екскурсії не відрізняються від вимог до проведення реальних екскурсій. Нагадаємо їх.

Попередньо ознайомившись з інформацією сайту, вчитель визначає мету екскурсії та обсяг знань, які учні повинні придбати на екскурсії. Після цього розробляється маршрут екскурсії: які сторінки і в якій послідовності повинні переглянути учні, на які об'єкти треба звернути особливу увагу, який зміст спостережень, які повинні провести учні. При розробці маршруту необхідно враховувати і потім строго дотримуватися санітарно-гігієнічних норм  роботи на комп'ютері. Необхідну консультацію дасть вчитель інформатики.

      Підготовка віртуальної екскурсії полягає в роз'ясненні учням її мети, повідомлення школярам знань, необхідних для успіху екскурсії. У деяких випадках може знадобитися допомога вчителів іноземної мови. Так, при вивченні простих речовин, утворених вуглецем, можна провести віртуальну екскурсію на виставку De Beers, де представлені зразки необроблених алмазів і ювелірних прикрас з діамантами (http://www.diamonds.com/ і http://www.adiamondisforever.com /). Ви можете провести віртуальну екскурсію на виробництво, наприклад, сірчаної кислоти (http://www.sch239.spb.ru:8100/www/_library/1998/chemistry/baran/).

      Підсумки екскурсії підводяться різними способами: узагальнююча бесіда, урок-конференція, виставка письмових відгуків про екскурсії з використанням ілюстративного матеріалу відвіданих сайтів, учнівська презентація.

        Як відомо, вищою формою діяльності учня є творчість. Розробка учнями власних хімічних web-сторінок (зрозуміло, за завданням вчителя і під його контролем) ще одна форма використання Інтернету для досягнення цілей навчання хімії. Мережа містить багато web-сторінок, на яких вчитель хімії може знайти розробки цікавих, нестандартних уроків.

Методика проведення уроку хімії на комп'ютері.

    Вивчення хімії як навчальної дисципліни за допомогою персонального комп'ютера є новим методом з індивідуальною формою організації навчання, які розвивають мислення учня і самостійність у прийнятті рішень у ході освітнього процесу. Комп'ютерні технології, в основі яких лежить діалог "учень-комп'ютер", забезпечують проведення особистісно-орієнтованого уроку. Нові методи і форми роботи зі школярами за допомогою комп'ютерних технологій дозволяють не тільки досягти конкретної цілі в навчанні і розвитку учнів, але й мають величезне виховне значення у забезпеченні дозвілля дітей.

  Однак до теперішнього часу відсутня необхідна навчально-методична література для користувачів навчальних комп'ютерних програм. Пропонована методика може надати допомогу вчителям у навчальному процесі та в додатковій освіті з хімії на комп'ютері

 

Основні етапи навчального заняття з хімії на комп'ютері.

  Етап 1. Організація почала заняття.

  1. Привітання.

  2. Повідомлення теми (змісту) уроку.

  3. Включення комп'ютерів і вхід в програму навчання.

  Етап 2. Підготовка до основного етапу занять.

  1.Повідомленн мети і завдань уроку (забезпечення мотивації).

  Учні повинні  представляти, який повинен бути передбачуваний результат їх навчальної діяльності, якого звіту за цю діяльність буде вимагати вчитель, вміти відповідним чином спланувати свою роботу.

  Етап 3. Попереднє тестування

  1. Перелік кількох питань з хімії, запропонованих комп'ютером на предмет підготовки учнів до майбутніх навчальних занять.

  Учні повинні дати відповідь на комп'ютері в письмовому вигляді на основі наявних у них знань, отриманих в основній школі, або на попередніх заняттях.

  Етап 4. Засвоєння нових знань .

  1.Вибор відповідного розділу в навчальній програмі.

  2.Информация вчителя з хімії за даним розділом, коментарі, пояснення деяких важливих, на погляд вчителя, моментів.

  3.Самостійне вивчення теорії запропонованого розділу на комп'ютері.

  Учням корисно вести короткі записи з теорії в зошитах.

  Етап 5. Первинна перевірка знань.

  1.Відповіді на питання комп'ютера по досліджуваному розділу хімії.

  Учні в письмовому вигляді на комп'ютері повинні відповісти на запропоновані в програмі питання.

  Кількість питань в кожному розділі різне (від 3-х до 10-ти і більше).

  Доцільно рекомендувати учням паралельно вести записи питань комп'ютера і правильні відповіді на них у зошитах.

  Етап 6. Контроль і самоперевірка знань.

  1. При отриманні неправильних відповідей на питання комп'ютера по  програмі рекомендується повернутися до теорії.

  2. Необхідно уважно вивчити матеріал, що стосується відповідей на питання, після чого знову приступити до викладу відповідей.

  Такий процес може повторюватися кілька разів до отримання правильних відповідей.

  Етап 7. Підведення підсумків заняття.

  1. Оцінка комп'ютером результатів сеансу навчання кожного учня індивідуально.

  Етап 8. Рефлексія.

  1. Критичний аналіз вчителя результату навчального заняття кожного учня на комп'ютері.

  2. Відповідна реакція учня на свою оцінку навчальної діяльності на уроці (формування позитивної Я-концепції):

  а) бажання учня продовжувати заняття;

  б) бажання учня домогтися кращих результатів.

Висновок

Складається таке враження, що інформаційні комп'ютерні технології на уроці хімії сьогодні - це якийсь зовнішній атрибут професійній успішності вчителя. Однак далеко не кожен вчитель, який використовує комп'ютер на уроках хімії, здатний досягти нової якості професійної діяльності. Для багатьох комп'ютер так і залишається зовнішньою ознакою благополуччя. Як зробити так, щоб вчитель хімії усвідомив необхідність використання інформаційні комп'ютерні технології як засобу реалізації сучасних цільових установок у навчанні хімії в школі?

Це відбудеться легко і невимушено тільки в тому випадку, якщо вчитель буде і у своїй повсякденній життя використовувати комп'ютер та Інтернет - наприклад, листуватися з друзями, шукати розклад автобусів, ціни на товари, репертуар кінотеатрів і т.д.

Якщо використання комп'ютерних технологій буде заохочуватися хоча б морально, то ... може бути ... Наприклад, якщо стане необхідним виступити на конференції з комп'ютерною презентацією або представляти дані по успішності в Excel.

Література

1. Безручко В. Т., Масленніков В. В. Комплект навчально-методичних матеріалів і програм для комп'ютерної підтримки навчального процесу з хімії: Матеріали міжнар. наук.-метод. конф. "Нові інформаційні технології в університетській освіті", Новосибірськ, 1996. С. 39-41.

2. Безручко В. Т., Масленніков В. В. Комп'ютерні курси для безперервного вивчення хімії та спеціальних дисциплін / / Міжнародна конференція-виставка "Інформаційні технології в безперервній освіті". Тез. докл. Петрозаводськ, 1995. C. 74.

3. Безручко В. Т., Масленніков В. В. Розробка та досвід впровадження електронного підручника з органічної хімії / / Розробка науково-методичних основ підготовки фахівців у технічному університеті / Под ред. А. В. Горячева і А. І. Погалова. М.: Изд-во MIET, 1996. С. 53-57.