ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
статья по химии на тему

УДК 37.012

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В ПРЕПОДАВАНИИ ХИМИИ

О.А. Акулова, Н.И. Жукова

Дальневосточный федеральный университет

692500, Приморский край, г. Уссурийск, ул. Некрасова, 35

zhukova-45@mail.ru

В работе рассматриваются  различные варианты применения информационных технологий на уроках химии с учетом особенности предмета.

Ключевые слова: информационные технологии, компьютер, электронные учебники,  Интернет, презентации,  виртуальный эксперимент.

На современном этапе развития страны осуществляется модернизация среднего образования, в рамках которой и педагогами школ  активно ведутся поиски новых подходов, средств и методов обучения. Только за последнее десятилетие повсеместно стали использоваться новые информационные технологии (ИТ): Интернет, мобильная связь, цифровые технологии. Все новинки технологического прогресса с особым восторгом встречают именно дети. Поэтому очень важно использовать любознательность и высокую познавательную активность учащихся для целенаправленного развития их личности. Именно на уроках под руководством педагога школьники могут научиться использовать компьютерные технологии в образовательных целях, овладеть способами получения информации для решения учебных, а впоследствии и более широкого круга задач, приобрести навыки, обеспечивающие возможность продолжать образование в течение всей жизни (Анисимов, 2004).  Однако надо признать, что за последние годы наблюдается снижение интереса учащихся к естествознанию вообще и к химии в частности, что представляет собой одну из проблем школьного образования. Анализ причин этого явления показал, что современный курс химии для средней школы перегружен большим количеством абсолютно новых для учащихся понятий, требующих не только простого запоминания, но и понимания взаимосвязи между ними (Щелкунова, 2004). Пробел в знаниях учащихся даже одного из этих понятий приводит порой к полной невозможности восприятия и осмысления последующего материала. Причины негативных изменений, появившихся в обучении химии за последние годы, связаны не только с нарастанием сложности программного  материала, но и сокращением учебного времени на его усвоение, а также недостаточным обеспечением учебного процесса специальным оборудованием. Тем не менее, процесс компьютеризации школ хотя и медленно, но идет.  Химия - одна из важных областей естествознания. Без знаний по химии, одной из фундаментальных наук, невозможно  полноценное образование и формирование современного интеллектуального человека. Обучение химии должно способствовать воспитанию интереса к знаниям, самостоятельности, критического мышления, трудолюбия и добросовестности.           Как же решить проблему оптимального обучения школьников химии? На наш взгляд, для этого необходимо использовать  (ИТ)  на уроках химии с целью развития познавательной компетентности школьников. Широкое использование анимации, химического моделирования с использованием компьютера делает обучение более наглядным, понятным и запоминающимся. Использование виртуальных экскурсий значительно расширяет кругозор обучающихся и облегчает понимание сути химических производств.  

Смыслом и позитивным результатом модели обучения с использованием информационного ресурса являются  следующие аспекты:

• в центре технологии обучения - ученик;
• в основе учебной деятельности – сотрудничество;
• позиция ребенка в учебном процессе – активная;
• перспективная цель - формирование мотивации и развитие способности ученика к самообразованию.

Одним из важнейших методических принципов, позволяющих эффективно использовать современные ИТ,  является совмещение компьютерных технологий с традиционными. Применение ИТ на уроке должно быть целесообразно и методически обосновано, а не служить данью веления времени. К  ИТ обращаться следует лишь в том случае, когда они обеспечивают более высокий уровень образовательного процесса по сравнению с другими методами обучения ( Беспалько и др., 1989). Компьютер в состоянии заменить основную часть наглядных пособий и моделей (они порой бывают слишком объемными и громоздкими, особенно по органической химии; к тому же количество пособий не всегда достаточно для обеспечения всего класса). Цель педагогической деятельности педагога ориентирована на повышение качества образования через внедрение и интеграцию современных образовательных технологий, при этом информационным -  отводится ведущее место (Климов, 2004).   Для достижения поставленной цели в области преподавания химии определены следующие задачи:

• рассмотреть   основные принципы и методические приемы построения компьютеризированных методик обучения химии;
• адаптировать применение информационных компьютерных технологий к условиям учебно-образовательного процесса; 
• создать условия для формирования ключевых компетенций обучающихся с акцентом на информационные;
• .содействовать созданию здоровьесберегающей среды обучения.

Следует указать использования ИТ:

• Использование готовых электронных продуктов;
• Использование мультимедийных презентаций;
• Использование ресурсов сети Интернет;
• Использование интерактивной доски и программного обеспечения SMART Board;
• Подготовка дидактического материала.

       Реализация обозначенных цели и задач в нашем образовательном учреждении возможна благодаря наличию соответствующей материальной базы, созданной в рамках программы компьютеризации общеобразовательных учреждений (Чернобельская, 2000). В кабинете химии есть специальные технические и информационные средства (компьютер, мультимедийный проектор) а также набор видеокассет и мультимедийных дисков. На уроках и факультативах используем электронные учебники. Всего в кабинете химии имеется 18 дисков по разным темам курса химии.

Это все вместе позволяет наработать по предмету учебно-методический комплекс. Компьютерные технологии  используются для проведения, как уроков, так и внеклассной работы. Наличие в кабинете большого количества цифровых образовательных ресурсов (ЦОР) по химии, дает возможность  нам использовать на различных этапах обучения наиболее удачные фрагменты того или иного электронного учебника. При обучении используются  и образовательные ресурсы интернета. Для реализации нового подхода к преподаванию с применением  ИТ  необходимо знать возможности, предоставляемые компьютером для усовершенствования учебного процесса на каждом этапе урока  (Крылова, 2004). Кроме того, компьютерная техника применяется и как средство контроля усвоения знаний учащимися, значительно расширяет доступ к источникам информации, дает возможность получения обратной связи.

В практике преподавания химии нами применяются различные формы информационного сопровождения. Наиболее простым и эффективным приемом является использование готовых программных продуктов, которые обладают большим потенциалом и позволяют варьировать способы их применения исходя из содержательных и организационных особенностей образовательного процесса (Курдюмова, 2000).

При объяснении нового материала и на уроках-лекциях очень трудно представить  большой объём информации в короткое время, поэтому часто используем   электронные пособия: Учебные электронные издания образовательной коллекции 1С – “Общая и неорганическая химия”, «Химия - 8-11 класс», “Виртуальная химическая лаборатория 8-11 классы,“Органическая химия 10-11 класс”, “Химия 1С – репетитор  + варианты ЕГЭ и компьютерные  презентации,  выполненные в программе PowerPoint . Это помогает структурировать материал, показывать его в обобщенном виде. Встроенные в презентацию анимации, озвученные фрагменты видеоопытов делают материал более доступным для восприятия.  Компьютерные  презентации разрабатываем  с применением электронных дисков, выбрав заранее необходимые фрагменты (Крылов, 2004). Например,  используем  диски фирмы ООО «Физикон» «Открытая химия» и ООО «1С Образование», где имеются электронные учебники по всему курсу химии. Модели химических реакций, лабораторных работ, химических производств, химических приборов (компьютерные модели макромира) реализованы в следующих программах: “Химия для всех - 2000”, “ХимКласс”, ChemLab, IR and NMR Simulator и др.  используем  в тех случаях, когда нет возможности по каким-либо причинам осуществить лабораторные опыты  и нет возможности в реальности познакомиться с изучаемыми технологическими процессами. Главное достоинство использования ИТ на  занятиях  химии - его применение при рассмотрении взрыво - и пожароопасных процессов, реакций с участием токсичных веществ, радиоактивных препаратов, словом, всего, что представляет непосредственную опасность для здоровья обучаемого (Рожкова, 2003).

Чтобы представить  большой объём информации в короткое время на   уроках  используем  компьютерные  презентации. Это помогает структурировать материал, показывать его в обобщенном виде. Встроенные в презентацию анимации, озвученные фрагменты видеоопытов делают материал более доступным для восприятия. К созданию электронных презентаций, тренингов, тестов, схем превращения в электронном варианте привлекаются и учащиеся, которые воплощают в своих работах творческий подход и эрудицию (Журин, 1998). Компьютерные презентации – эффективный метод представления и изучения любого материала. При создании презентации используем данные электронных учебников, информацию сети Интернет, размещаем на слайдах необходимые формулы, схемы химических опытов в соответствии с последовательностью изучения материала на уроке. В целях своевременного устранения пробелов в знаниях и закрепления наиболее важных вопросов темы на последнем слайде помещаем контрольные задания. Применение слайд – фильмов (Power Point) обеспечивает более высокий уровень проведения урока, его информационную насыщенность, динамичность, наглядность (Дорофеев, 2005).   Примером  уроков с применением ИТ в 9 классе являются  темы: « Реакции ионного обмена и условия их протекания», « Сера. Аллотрпные видоизменения серы», «Фосфор. Аллотропия фосфора», «Понятие о металлургии. Способы получения металлов. Производство стали» и другие. Демонстрируем  сюжеты виртуальных технологических производств по изготовлению стекла, производства стали и других технологических производств. Урок по теме «Сплавы и их применение» проходит в виде виртуальной экскурсии в прошлое, где учащиеся рассматривают историю создания и применения сплавов человеком. Компьютерные технологии дают возможность демонстрировать реакции с взрывчатыми или ядовитыми веществами, редкими или дорогостоящими реактивами, процессы, протекающие слишком быстро или медленно, что невозможно в школьных условиях. Например, при изучении электрохимической коррозии учащиеся в течение нескольких минут могут рассмотреть механизм этого крайне медленно протекающего процесса.  На  уроках  учащиеся не являются пассивными слушателями, а активно вовлечены в познавательную деятельность: участвуют в виртуальном химическом эксперименте, самостоятельно работают с учебником, анализируют просмотренный материал. Конечно, проведение опытов в лаборатории обладает неоспоримыми преимуществами, но при изучении токсичных веществ, например галогенов, виртуальный мир дает возможность проводить химический эксперимент без риска для здоровья (Рожкова, 2003). Следует заметить, используем “Виртуальную лабораторию. Химия 8–11 класс”  в тех случаях, когда нет возможности по каким-либо причинам осуществить лабораторные работы в реальных условиях и нет возможности в реальности познакомиться с изучаемыми технологическими процессами. В 10-ом классе в качестве примера с использованием электронных учебников (обучающие программно-методические комплексы на CD «1С)  можно привести  уроки - лекции  по следующим темам: «Основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Изомерия. Значение теории химического строения», «Строение и свойства нуклеиновых кислот», «Белки – биополимеры. Состав и строение белков». «Синтетические и искусственные полимеры. Зависимость их свойств от строения. Основные методы синтеза полимеров». В 11-ом классе  – «Общая характеристика металлов. Способы получения. Электролиз»,  «Кислородсодержащие кислоты. Получение серной кислоты». В конце каждого уроках  обычно проводим рефлексивно-оценочный этап, чтобы учащиеся сделали вывод о новых полученных знаниях и закончили урок с чувством удовлетворения от выполненной работы.

Однако при использовании готовых обучающих программ не учитываются индивидуальные особенности класса в целом, а для успешного проведения урока необходимо ориентироваться на конкретных учащихся и их теоретическую подготовку. Для достижения этой цели  создаем собственные презентации, например, к таким темам, как «Введение в органическую химию» 9 класс, «Виды изомерии», «Нуклеиновые кислоты» «Химическая номенклатура и классификация простых веществ» (10 класс) и другие. Часто к созданию презентаций привлекаем учащихся. Так, например, ими созданы презентации по темам: «Коррозия металлов», «Нахождение в природе и применение основных групп металлов», «Влияние тяжелых металлов на организм человека», «Жесткость воды и способы её устранения». Обычно учащиеся с удовольствием ищут нужный материал, их презентации красочные, имеют большое количество иллюстрационного материала.

  На уроках часто возникает необходимость обсуждения с учащимися нового материала с использованием самостоятельной работы с учебником. В данном случае компьютерная презентация является  путеводителем для нахождения необходимых формул, уравнений реакций. Если проводим изложение нового материала на  уроке-лекции, то презентация является  основой урока. В соответствии с этапами урока приводим текстовый и мультимедийный материал. Чаще всего это иллюстрации, фотографии, видеосюжеты, схемы. Применение слайдов во время лекций обеспечивает динамичность, наглядность, более высокий уровень и объем информации по сравнению с традиционными методами. Практически по всем темам курса химии 8 - 11 классов  изготовлены папки в печатном варианте с  разработанным дидактическим материалом:  это уроки-упражнения, тесты, контрольные работы, пошаговые инструкции к выполнению экспериментов и т.д. Также в кабинете имеется и электронная версия дидактического материала, что позволяет при необходимости вовремя внести коррективы.

          Применение ИТ помогает и на  практических работах(например практическая работа № 2 «Решение экспериментальных задач по теме «Кислород и сера»). На слайдах  ребята получают информацию и пошаговую инструкцию проведения опытов, обсуждают ход  выполнения с учителем, проделывают их, самостоятельно оформляют свои  наблюдения, пишут уравнения соответствующих реакций, готовят отчет о проделанной работе. Модели химических реакций, лабораторных работ, химических производств, химических приборов (компьютерные модели макромира) реализованы в следующих программах: “Химия для всех - 2000”, “ХимКласс”, ChemLab, IR and NMR Simulator и др.  используем  в тех случаях, когда нет возможности по каким-либо причинам осуществить лабораторные опыты  и нет возможности в реальности познакомиться с изучаемыми технологическими процессами. Это опыты, связанные с реактивами, запрещенными к использованию в школьной практике (токсичные вещества,  легковоспламеняемые и т.д.) или  необходимые реактивы отсутствуют в школьной лаборатории. Моделирование химических явлений и процессов на компьютере – необходимо, прежде всего, для изучения явлений и экспериментов, которые практически невозможно показать в школьной лаборатории. (например  демеркуризация ртути серой, качественная реакция на анилин). Использование ИТ на практических работах позволяет учащимся лучше понимать их цели, правильнее выполнять порядок действия, качественнее оформлять работу в тетради ( Назарова, 2003). 

 Одним из примеров педагогических технологий, имеющих богатый потенциал, является метод проектов. Метод проектов – один из примеров педагогических технологий, имеющий богатый творческий потенциал (Крылова, 2004). Он позволяет создать условия для развития познавательного интереса школьников к химии; позволяет осуществить личностно-ориентированный подход к обучению. Преимущество этого метода в том, что он хорош как для ученика с высокой мотивацией к предмету, так и для повышения мотивации слабоуспевающих учащихся. Именно этот метод ярко демонстрирует, на наш взгляд, взаимодействие “учитель – ученик” Ученики   самостоятельно готовят презентацию проекта с использованием компьютера, мультимедийного оборудования, выстраивают систему доказательств. Презентация проекта имеет цель: представить результат своей деятельности, довести до общественности проблему, способы ее решения, доказать правильность решений, что позволяет развивать умения у школьников владеть искусством и культурой коммуникации (Журин, 1998). Метод проектов  реализуется  с помощью традиционных средств - печатных источников информации, и с использованием ИТ. Так  учащимися проводились исследования и были созданы отчётные  презентации в рамках предметной недели по теме «Изучение химического состава школьного мела и его влияние на здоровье человека». Данный проект  был представлен на экологической конференции школы. При изучении темы «Вода. Методы определения состава воды – анализ и синтез. Вода в природе и способы её очистки» учащиеся  узнали об использовании и загрязнении водных ресурсов,  основных промышленных и бытовых загрязнителях воды и их последствиях, а затем в своих проектах    предложили свои способы решения данных проблем. Во внеурочное время учащиеся проводили исследования по изучению состава воды различных городских источников, сделали выводы, подготовили отчёт в виде презентаций и доложили свои результаты на экологической конференции. Метод проектов используем и на уроках (  например, при изучении темы «Металлургия»), на которых учащиеся рассматривают проблемы безотходного производства в металлургии и охрану окружающей среды. Такие уроки проходят в виде конференций, в ходе которых учащиеся представляют свои проекты и предложения по защите природы от негативных воздействий технологических производств.

Важным в работе учителя является организации контроля знаний учащихся.  Большая часть электронных учебников содержит упражнения – тренажеры, задачи с решениями, тестовые задания. Отдельные программные продукты содержат электронный журнал, который позволяет фиксировать уровень знаний учащегося по каждой теме курса (учитывается не только отметка и число попыток решения, но и затраченное время на выполнение заданий). Система оценки результатов дает возможность определить рейтинг учащегося по каждой теме, проследить динамику успеваемости и скорректировать учебный процесс в соответствии с показанными результатами. Кроме того, использование контролирующих программ способствует формированию адекватной самооценки у учащихся. Для контроля знаний  используем обучающий программно-методический комплекс на CD–R “Экспресс-подготовка к экзамену”. При подготовке к ЕГЭ используем мультимедийный учебник «1С: Репетитор. Химия», «Тренажер ЕГЭ по химии».     Составленные нами    тестовые задания используем    на уроках в  8–9 классах по темам: “Химические элементы”, « Строение атома»,“Первоначальные химические понятия”, “Классы веществ”, “Периодический закон”, а в 10–11 классах по тема: “Электролиты”, “Ионные уравнения”. “Гидролиз” “Предельные и непредельные углеводороды”, “Спирты” “Кислородсодержащие соединения” и т.д.

Умение решать задачи – интегрированный показатель степени овладения знаниями по химии, физике и математике и, несомненно, мыслительных способностей учащихся. Поэтому решение задач – это не только один из ведущих методов обучения, но и самый информативный способ контроля ( Егоров и др., 2005). В связи с уменьшением количества часов на изучение химии в средней школе, возникла нехватка времени на решение задач. Для устранения этой проблемы используем «Самоучитель. Химия для всех – ХХI: Решение задач» Учителя химии используют не только готовые материалы учебных дисков, но и разрабатывают электронные тесты и презентации. Например, презентация «Типы химических реакций» позволяет рассмотреть химические процессы в динамике, что увеличивает наглядность учебного процесса и помогает учащимся в изучении нового материала.

В заключении следует остановиться на использовании в учебном процессе Интернета. Сейчас  во всех учебных заведениях  Интернет доступен. Прямо на занятиях вместе с учащимися можно совершать путешествия на производства различных органических и неорганических веществ, открывать электронные учебники, узнавать о жизни и деятельности известных ученых-химиков, посещать другие нужные для получения информации сайты. В условиях общеобразовательной системы, когда число часов на изучение химии немного, ИТ помогают учащимся успешно освоить учебные программы по химии. А использование современных средств обучения (компьютер, Интернет, интерактивный комплекс), не снижая ведущей роли преподавателя, способствуют повышению качества знаний, реализации творческого потенциала учащихся и преподавателя. Сеть Интернет несет громадный потенциал образовательных услуг (электронная почта, поисковые системы, электронные конференции) и становится составной частью современного образования.

Таким образом, современный урок уже  невозможен без использования ИТ. Особенно это касается предметов естественно - научного цикла, так как  именно они формируют единую картину мира. Использование ИТ дает возможность стимулировать поисковую деятельность учащихся на современном, качественно ином уровне, а также формировать учебную мотивацию и ключевые компетенции обучающихся.
Применение ИТ оправдано, так как позволяет активизировать деятельность учащихся, дает возможность повысить качество образования, повысить профессиональный уровень педагога, разнообразить формы межличностного общения всех участников образовательного процесса. Однако необходимо ограничивать доступ к информационным ресурсам, создать условия для творческой и исследовательской деятельности учащихся с различным уровнем развития (Давидов и др., 1989). Используя средства ИТ, учителя должны учитывать два возможных направления внедрения средств информатизации в учебный процесс. Первое из них связано с тем, что средства ИТ включаются в учебный процесс в качестве “поддерживающих” средств в рамках традиционных методов исторически сложившейся системы общего среднего образования. В этом случае средства ИТ выступают как средство интенсификации учебного процесса, индивидуализации обучения и частичной автоматизации рутинной работы учителей, связанной с учетом, измерением и оценкой знаний школьников. Внедрение средств ИТ в рамках второго направления приводит к изменению содержания общего среднего образования, пересмотру методов и форм организации учебного процесса, построению целостных курсов, основанных на использовании содержательного наполнения средств информатизации в отдельных школьных учебных дисциплинах. Знания, умения и навыки в этом случае рассматриваются не как цель, а как средство развития личности школьника.

Литература

Анисимов П.Ф. Новые информационные и образовательные технологии    Как          фактор модернизации учебного заведения  // СПО. – 2004.– № 6. – С.

 Беспалько В.П., Беспалько Л.В. Педагогическая технология. Новые методы и средства обучения. – Вып. 2. – М.: Знание, 1989.-262 с.

Давидов В.В., Драгунова Т.В и др. Возрастная и педагогическая психология: учебник для студентов пед.институтов /  Под редакцией А.В.Петровского. – М.: Просвещение, 1989 – 288 с.

Дорофеев, М.В. Новые направления информатизации школьного химического образования  // газ. «Первое сентября», Химия. – 2005. - №15. С. 6 – 21.

Егоров А.С., Шацкая К.П., Иванченко М.Н. Репетитор по химии – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 768 с.

Журин, А.А. Элементы медиообразования на уроках химии  // Химия в школе. – 1998. - №1. - С.22 – 28.

Климов В.Г. Психолого-педагогические проблемы эффективности использования информационных и коммуникационных технологий обучения // СПО. – 2004.– № 6. –С.14.

Крылова Н.Б. Проектные методы против классно-урочной организации образования  // Школьные технологии. – 2004. – № 5. – С. 59.

 Курдюмова, Т.Н. Компьютерные технологии в обучении химии  // Химия в школе. – 2000. - №8. - С. 35-37.

Назарова, А.Г. Компьютерные технологии в школьном химическом эксперименте // Химия: методика преподавания в школе. –2003. - №8. - С. 41-46.

Рожкова, Н.Н. Можно ли впрячь в одну телегу компьютеризацию и здоровье школьников // Образование. – 2003. - №2 - С. 33-47.

 Щелканова, Г.В. Использование информационных технологий на уроках химии  // Химия: методика преподавания в школе. – 2004. - №8 - С. 68-71.

Чернобельская, Г.М. Методика обучения химии в средней школе: учебник для студ. высш. учеб. заведений.  – М.: ВЛАДОС, 2000. - 336 с.

INFORMATION TECHNOLOGIES IN CHEMISTRY TEACHING

O.A. Akulova, N.I.Zhukova

Far Eastern Federal University. School of Education

35 Nekrasova St, Ussuriisk, Primorye territory, 692500

zhukova-45@mail.ru

        Different variants of information technologies at chemistry lessons are touched upon in the article.

Key words: information technologies, computer, electronic textbooks, Internet, presentations, virtual experiment.