Доклад "школьный химический эксперимент в реальной и виртуальной лаборатории в контексте проблемного обучения". Некоторые вопросы организации виртуальных практических занятии по химии

Ларина Елена Александровна

Муниципальное образовательное учреждение средняя образовательная школа №45 Тракторозаводского района г.Волгограда

Виртуальный эксперимент на уроке химии.

Развитие познавательных интересов учащихся в процессе обучения имеет большое значение для любого учебного предмета. В изучении химии есть свои особенности, которые учителю важно иметь в виду. Прежде всего, это касается использования учебного химического эксперимента, широко применяемого в школе в различных формах. Чтобы успешно преподавать химию, учителю необходимо овладеть школьным химическим экспериментом, в результате которого учащиеся приобретают необходимые знания и умения. При отсутствии химического эксперимента на уроках химии знания учащихся могут приобрести формальный оттенок – резко падает интерес к предмету.

Химия – интересная, но сложная наука. Химия из всех естественнонаучных дисциплин требует в наибольшей степени наличия логического мышления, и часто ученикам трудно соотнести электронные схемы с тем, что представляют собой реальные атомы или молекулы, уравнения химических реакций с реальными химическими процессами.

Химический эксперимент является специфическим методом обучения химии, поскольку отличает процесс обучения химии от обучения другим учебным предметам естественнонаучного цикла. Ряд методистов-химиков рассматривают эксперимент как специфический метод и средство обучения химии. Именно поэтому применение химического эксперимента в обучении является одной из наиболее разработанных проблем в методике обучения химии. Химические опыты позволяют легче запомнить свойства веществ, или уяснить суть протекаемых процессов. Просмотр опытов оставляет ощущение присутствия и дает полную картину происходящего .

В школах сейчас сложилась довольно напряженная ситуация и с наличием реактивов, и с проблемами их безопасного использования, так как постоянно растет список веществ, запрещенных к применению и хранению в школьном химическом кабинете и школьной химической лаборатории. В последние годы появилась ещё одна проблема. В школу приходят ученики с различными аллергическими заболеваниями, очень восприимчивые к различным запахам. Но в процессе объяснения нового материала, необходимо проведение тех экспериментов, которые невозможно провести «в живую».. Однако, об этих реакциях идет речь в школьном учебнике, даны их описания, приведены уравнения, например: взаимодействие ртути с серой, разложение нитратов, взаимодействие металлов с хлором и бромом. Во всех этих случаях виртуальный эксперимент - это единственная возможность познакомиться с этими реакциями воочию, «материализовать» в сознании учеников то, что порой невозможно увидеть или даже описать, как макрообъект. Поэтому я в своей практике стала использовать виртуальный эксперимент при проведении уроков химии. Это позволило виртуально изучать свойства любых веществ, в том числе ядовитых или взрывоопасных, демонстрировать химические эксперименты, для проведения которых требуются реактивы, запрещённые для использования в школьных кабинетах химии и лабораториях.

Что же следует понимать под виртуальным химическим экспериментом, какие типы его существуют, где и как необходимо использовать виртуальный химический эксперимент?

Виртуальный химический эксперимент это вид учебного химического эксперимента, в котором средством демонстрации или моделирования химических процессов и явлений является компьютерная техника. Оригинальное определение виртуального эксперимента предложено И.С. Ивановой. Она полагает, что виртуальный эксперимент – это компьютерная симуляция лабораторных работ, которая предполагает, что объект исследования и экспериментальная установка находятся в мнимом виртуальном пространстве.

Выделяются два основных типа виртуального химического эксперимента – виртуальные демонстрации и виртуальные лаборатории.

Виртуальная демонстрация – компьютерная программа, воспроизводящая на компьютере динамические изображения, создающие визуальные эффекты, имитирующие признаки и условия протекания химических процессов. Такая программа не допускает вмешательства пользователя в алгоритм, реализующий ее работу.

Виртуальная лаборатория – компьютерная программа, позволяющая моделировать на компьютере химический процесс, изменять условия и параметры его проведения. Такая программа создает особые возможности для реализации интерактивного обучения. Виртуальные лаборатории позволяют моделировать химический эксперимент, который по каким либо причинам невозможно реализовать в школьной химической лаборатории (дороговизны реактивов, опасности, временных ограничений). Компьютерные модели позволяют получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации сложных или опасных химических опытов, воспроизвести их тонкие детали, которые могут ускользать при проведении реального эксперимента. Компьютерное моделирование позволяет изменять временной масштаб, варьировать в широких пределах параметры и условия проведения опыта, а также моделировать ситуации, недоступные в реальном эксперименте.

Выполняя лабораторные опыты и практические работы с использованием виртуальных лабораторий, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности, на практике убеждаясь в их достоверности. Естественно, что эта практическая деятельность учеников не может осуществляться без руководящего слова учителя. Важным достоинством виртуального учебного эксперимента является то, что учащиеся могут возвращаться к нему много раз, что способствует более прочному и глубокому усвоению материала.

На уроках химии я использую электронное издание «Химия. Виртуальная лаборатория для 8-11классов»

На диске достаточно наглядно и красочно демонстрируются все лабораторные опыты курса химии основной и средней школы, хранится весь справочный материал, имеется журнал лабораторных работ. Электронное издание «Виртуальная лаборатория для 8-11классов» включает более 150 химических опытов, которые проводятся в реализованной на экране монитора лаборатории, оснащенной необходимыми реактивами и лабораторным оборудованием. Большое внимание здесь уделяется соблюдению правил техники безопасности. Используя виртуальные реактивы и оборудование, можно проводить опыты так же, как в реальной лаборатории. Учащимся предоставляется возможность собирать различные приборы, установки из составляющих элементов, производить измерения, заносить свои наблюдения в «Лабораторный журнал», «фотографировать» с экрана с помощью виртуального фотоаппарата, составлять уравнения реакций.

Программа контролирует каждое действие учащегося, проводя его через все этапы, необходимые для успешного выполнения опыта. При проведении ряда практических работ можно использовать видеофрагменты, позволяющие увидеть проводимый ими эксперимент в реальной лаборатории. При этом у учащихся возрастает познавательный интерес, развиваются навыки работы с соблюдением правил техники безопасности, умения наблюдать, выделять главное и делать выводы по наблюдениям.

Выполнение лабораторных опытов по компьютерной технологии вносит определенные особенности в учебный процесс.

Появляется возможность постановки опытов не только в процессе изложения нового, но и при закреплении материала, обобщении знаний, решении экспериментальных задач.

Улучшается организация лабораторных и практических работ. Учащиеся имеют возможность индивидуально выполнять опыты, что не может не сказаться на развитии самостоятельности, на формировании общих лабораторных, организационных и других практических умений.

При выполнении виртуальных опытов происходит экономия учебного времени, которую целесообразно использовать для решения творческих экспериментальных задач, закрепления материала или правильного осмысления сути происходящих реакций.

Диск «Виртуальная лаборатория» побуждает учащихся экспериментировать и получать удовлетворение от собственных открытий.

Обобщая свой опыт работы с использованием виртуального эксперимента, хотелось бы отметить, что виртуальный эксперимент помогает:

Формировать умение работать с информацией, развивать коммуникативные способности;

Максимально усваивать учебный материал;

Формировать исследовательские умения, умения самостоятельно принимать оптимальные решения.

Увеличивает объем учебного материала, при значительной экономии времени;

Улучшает наглядность подачи учебного материала за счет цвета, звука и движения;

Возможность демонстрации тех химических опытов, которые опасны для здоровья детей;

Ускоряет темп урока за счет эмоциональной составляющей.

Обобщая вышесказанное, хочется пожелать коллегам: «Не бойтесь, экспериментируйте и у вас все получится, ведь только учитель, свободно владеющий современными формами работы, может побудить интерес у учащихся к своему предмету!»

Доклад

на тему

«Школьный химический эксперимент

в реальной и виртуальной лаборатории

в контексте проблемного обучения»

подготовила:

учитель биологии

МКОУ

«Долинненская СОШ»

Удачкина

Наталья Геннадиевна

г. Бахчисарай – 2016 г.

Учебный химический эксперимент – метод обучения, специфика которого состоит в способе познания истины. При самостоятельном выполнении опытов и наблюдениях за ними учащиеся осуществляют качественные изменения веществ. Они познают многообразную природу веществ, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов, убеждаются в возможности управлять сложными химическими процессами.

Если учитель хочет, чтобы его предмет вызывал глубокий интерес у школьников, чтобы ученики умели не только писать химические формулы и уравнения реакций, но и понимали химическую картину мира, умели логически мыслить, чтобы каждый урок был праздником, маленьким представлением, доставляющим радость и ученикам и учителю, то необходимо, чтобы химический эксперимент был на уроках одним из главенствующих.

Для этого необходимо сделать из ученика активного соучастника учебного процесса. Ученик может усвоить информацию только в собственной деятельности при заинтересованности предметом. Поэтому учителю нужно забыть о роли информатора, он должен исполнять роль организатора познавательной деятельности ученика.

Одна из задач современной школы - формирование ключевых компетенций учащихся через экспериментальную и исследовательскую деятельность

Особенностью изучения школьного курса химии является приобретение опыта химически грамотного использования веществ и материалов, применяемых в быту и воспитание убежденности в ведении здорового образа жизни

Школьный химический эксперимент способствует развитию познавательных и творческих интересов, исследовательских навыков учащихся.

Формы работы учителя с применением химического эксперимента:

Урок-исследование;

Практическое занятие;

Лабораторный опыт;

Домашний опыт;

Виртуальный эксперимент;

Научно-исследовательская работа;

Подготовка учащихся к экспериментальному туру олимпиад.

Ш кольный химический эксперимент классифицируют на демонстрационный и ученический .

Демонстрационный химический эксперимент – главное средство наглядности на уроке. Он позволяет не только выявлять факты, но и знакомить с методами химической науки. Демонстрационный эксперимент проводит, как правило, учитель.

Когда применяется демонстрационный эксперимент на уроке?

В начале школьного курса – для привития экспериментальных умений и навыков, интереса к химии, ознакомления с посудой, веществами, оборудованием.

Когда он сложен для самостоятельного выполнения учащимися.

Когда он опасен для учащихся (например, взрыв водорода с кислородом).

Нет соответствующего оборудования и реактивов.

Общеизвестны и требования к демонстрационному эксперименту :

1. Наглядность – большой объем реактивов и посуды, виден с последних рядов, на столе не должно быть лишних деталей. Для усиления наглядности могут быть использованы компьютер, предметный столик, цветные экраны.

2. Простота – в приборах не должно быть нагромождения лишних деталей. Следует помнить, что объект изучения не прибор, а химический процесс, происходящий в нем. Чем проще прибор, тем легче объяснить опыт.

3. Безопасность – учитель химии несет ответственность за жизнь учащихся. Поэтому все опыты должны проводиться с соблюдением правил техники безопасности. Демонстрацию опытов со взрывами, получение и демонстрацию ядовитых газов необходимо проводить только в закрытом вытяжном шкафу.

4. Надежность – неудавшийся опыт вызывает разочарование у учащихся. Поэтому необходима отработка эксперимента до урока.

5. Техника выполнения опыта должна быть безукоризненная. Ошибки, допущенные учителем, легко переносятся на учеников.

6. Необходимость объяснения демонстрационного эксперимента. Перед демонстрацией опыта необходимо указать на цель эксперимента, сориентировать наблюдения эксперимента учащимися, после проведения опыта сделать выводы.

При отборе опытов необходимо оптимально и гармонично включать их в канву урока.

Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические занятия. Дидактическая цель лабораторных опытов состоит в приобретении новых знаний, т.к. они проводятся при изучении нового материала. Практические занятия обычно проводятся в конце изучения темы, и их целью является закрепление и систематизация знаний, формирование и развитие экспериментальных умений учащихся.

По форме организации лабораторные опыты могут быть индивидуальными, групповыми и коллективными. Очень важно правильно организовать деятельность учащихся, чтобы на выполнение опыта затрачивалось лишь отведенное время. Для этого необходима тщательная подготовка учебного оборудования и реактивов. Склянки с реактивами должны иметь этикетки. Если реактивы выдаются в пробирках, то они должны быть пронумерованы, а на доске или на листочках сделаны соответствующие записи. Во время выполнения опытов необходимо руководить действиями учащихся. После выполнения работы нужно организовать обсуждение результатов и их письменное оформление. Недостатком лабораторных опытов является то, что при их выполнении невозможно формировать экспериментальные умения и навыки. Эту задачу выполняют практические занятия.

Практические занятия делятся на два вида: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция для практической работы представляет собой ориентировочную основу деятельности учащихся. На начальном этапе изучения химии даются подробные инструкции с детальным описанием выполняемых операций. По мере выполнения практических работ и усвоения экспериментальных умений инструкции делаются более свернутыми. Экспериментальные задачи не содержат инструкций, в них есть только условия. Разрабатывать план решения задачи и осуществлять его ученик должен самостоятельно.

Перед началом любой практической работы учитель знакомит учащихся с правилами безопасной работы в кабинете химии, обращает внимание на выполнение сложных операций. При выполнении первых практических работ учитель приводит примерную форму отчета, помогает учащимся сделать выводы.

Подготовка к решению экспериментальных задач проводится поэтапно. Например, сначала задачи решают всем классом теоретически: анализируется условие задачи, формулируются вопросы, на которые необходимо дать ответы, предлагаются опыты. Затем один ученик решает задачу у доски теоретически, экспериментально доказывает правильность своих предположений. После этого класс приступает к выполнению аналогичных задач на рабочих местах.

Практическое занятие – сложный вид урока. Учителю нужно вести наблюдение за всем классом, корректировать действия учащихся. Большую помощь педагогу могут оказать специально подготовленные ученики класса. Это может быть член кружка, ученик, интересующийся химией, или просто желающий. Важно, чтобы к порученному заданию они относились ответственно, были коммуникабельны и не вели себя высокомерно.

После этого уже на уроке этим учащимся поручается курировать микрогруппу из 3–4 учеников, сидящих за соседними столами, во время выполнения ими практической работы.

Помощники не только контролируют работу учащихся, но и оказывают им необходимую помощь, поясняют то, что непонятно, т.е. выполняют некоторые функции учителя в своей группе.

Домашний химический эксперимент является одним из видов самостоятельной работы учащихся, имеющей большое значение как для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков. При выполнении некоторых домашних опытов ученик выступает в роли исследователя, который должен самостоятельно решать стоящие перед ним проблемы.

В домашний эксперимент включают опыты, для выполнения которых не нужны сложные установки и дорогие реактивы. Используемые реактивы должны быть безопасными и приобретаться в хозяйственных магазинах или аптеках. Однако и при использовании этих реактивов необходима консультация учителя.

Предлагаемые опыты могут носить разнообразный характер. Одни связаны с наблюдением явлений (сливание растворов соды и уксуса), другие – с разделением смеси веществ, при постановке третьих нужно объяснить наблюдаемые явления, используя свои знания по химии.

Желательно, чтобы при проведении эксперимента присутствовали старшие члены семьи ребенка.

Не менее важным моментом в работе учащихся является составление письменных отчетов о результатах домашнего химического эксперимента. Можно рекомендовать учащимся составлять отчеты по той форме, которую они используют при выполнении практических работ.

Учитель может систематически просматривать домашние отчеты в рабочих тетрадях учащихся, а также заслушивать выступления учеников о результатах проделанной работы.

Для химии как науки значимым является эксперимент, который носит проблемный характер. Проблемный эксперимент – это форма применения химического эксперимента в обучении, дающая возможность организовать (создать) проблемную ситуацию и вызвать интерес учащихся к поиску причин наблюдаемого явления. Если на уроке используется нестандартный, оригинальный или неожиданный по наблюдаемым результатам эксперимент, то он своим содержанием создаёт проблемную ситуацию. После осознания проблемы учащиеся непроизвольно включаются в поисковую деятельность, которая требует от них нового оригинального подхода или нового, неизвестного им ранее способа её решения.

Проблемный эксперимент ставит проблему в процессе обучения, создавая противоречия и несоответствия в имеющихся знаниях учащихся. Такой эксперимент можно применять на различных этапах урока: при изучении нового материала, при совершенствовании знаний, при повторении, обобщении, закреплении или контроле знаний.

Вот несколько примеров простейших проблемных экспериментов:

1) Проверьте опытным путём, одинаковое ли время требуется для закипания равных объемов солёной и несолёной воды. Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

2) У крахмала есть одно свойство, которое позволяет его легко распознать: (вспомните материал, который вы изучали по биологии в 6 классе). Испытайте, есть ли крахмал в следующих продуктах: а) варёный картофель; б) сырой картофель; в) белый хлеб; г) зубной порошок; д) сахарный песок; е) мука. Опишите, как вы будете распознавать крахмал в продуктах и оформите результаты в виде таблицы. Как вы думаете, какие продукты содержат наибольшее количество крахмала? Найдите эту информацию, воспользовавшись дополнительной литературой.

3) Для приготовления яичницы вы растопили на сковородке кусочек сливочного масла или маргарина. Что изменилось: тело или вещество? Обоснуйте свой ответ.

Одной из форм реализации химического эксперимента на уроках и во внеурочной деятельности является применение виртуальных лабораторий.

Использование виртуальных лабораторий - это современное перспективное направление в образовании, привлекающее к себе повышенное внимание. Актуальность внедрения виртуальных лабораторий в учебную практику обусловлена, во-первых, информационными вызовами времени, а во-вторых, нормативными требованиями к организации обучения на уровнях основного и высшего образования.

Согласно ФГОС основного общего образования, образовательное учреждение должно иметь интерактивный электронный контент по всем учебным предметам, в том числе, содержание предметных областей, представленное учебными объектами, которыми можно манипулировать, и процессами, в которые можно вмешиваться.

Виртуальный химический эксперимент расценивается как вид учебного эксперимента по химии; его основным отличием от натурного является тот факт, что средством демонстрации или моделирования химических процессов и явлений служит компьютерная техника, при его выполнении обучающийся оперирует образами веществ и компонентов оборудования, воспроизводящими внешний вид и функции реальных предметов.

В понимании современных исследователей и практиков, виртуальная лаборатория - это: 1) лабораторная установка с удаленным доступом (цифровые и дистанционные химические и физические лаборатории); 2) программное обеспечение (программный комплекс, компьютерная программа, набор компьютерной информации), позволяющее моделировать лабораторные опыты; 3) обучающая система как часть информационной или виртуальной образовательной среды, включающей учебные, учебно-методические, практические, справочные, контрольно-обучающие и контрольно-тестирующие материалы.

Примерами виртуальных лабораторий можно указать следующие:

VirtuLab ( http :// www . virtulab . net ) – виртуальная образовательная лаборатория;

PhET ( http :// phet . colorado . edu ) – интерактивные симуляции Университета Колорадо;

Единая коллекция ЦОР () – м етодические материалы, тематические коллекции , программные средства для поддержки учебной деятельности и организации учебного процесса.

К виртуальным лабораториям с низкой степенью интерактивности относят те, которые допускают только варианты пассивного наблюдения химического опыта, к ним можно причислить коллекции анимаций и видеоматериалов с записями химического эксперимента. Безусловно, это ценнейший дидактический материал, который при правильном методическом сопровождении призван играть очень важную роль в обучении химии.

Виртуальные лаборатории по химии со средней степенью интерактивности предоставляют обучающемуся возможности выбора реактивов и оборудования из небольшого числа объектов, участвующих в данной сцене; как правило, учащийся получает пошаговые инструкции, а при неправильных действиях указываются ошибки и способы их исправления.

В виртуальных лабораториях с высокой степенью интерактивности представлен широкий выбор оборудования и реактивов, определенная свобода действия, включая возможность конструирования приборов и проведения «незаданных» экспериментов.

Преимуществами виртуального химического эксперимента являются:

Нет необходимости покупать дорогостоящие и вредные для здоровья реактивы. Например, для лабораторных работ по органической химии с некоторыми веществами требуются вытяжные шкафы.

Нет надобности хранить эти вещества в отдельном помещении в определенных условиях (металлические шкафы, раздельные полки и т.д.).

Виртуальные лабораторные работы обладают более наглядной визуализацией физических или химических процессов. Опыт можно повторить несколько раз, не расходуя при этом реактивы.

Возможность проводить эксперимент в «своем» темпе, с перерывом, не боясь изменить результат из-за побочных реакций. Это важно для гиперактивных и неусидчивых учащихся, а также с ДЦП.

Безопасность. Можно проводить опыты с токсичными и взрывоопасными химическими реактивами (например, при изучении галогенов, щелочных металлов). А для детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата это еще отсутствие боязни пролить-просыпать–не удержать в руках.

Экономия учебного времени: а) работа может быть проведена самостоятельно в качестве домашнего задания; б) не тратится время входе урока на организацию эксперимента.

Обучение выполнению требований техники безопасности в безопасных условиях виртуальной лаборатории.

Учащиеся самостоятельно могут отрабатывать тему того или иного раздела в удобное для них время, не ограничивая себя рамками урока

Безвредность. Для учащихся, страдающих аллергией, легочными заболеваниями - это возможность выполнить эксперимент, не навредив здоровью.

Конечно, виртуальному химическому эксперименту присущи и некоторые недостатки:

Отсутствие непосредственного контакта с приборами и аппаратурой и, самое важное, с объектом исследования химии - веществом, обладающим сложнейшим комплексом характеристик и свойств, который не сможет воспроизвести ни одна самая совершенная компьютерная модель.

Оптимальным в образовательном процессе будет сочетание использования натурных и виртуальных лабораторий с учетом присущих им достоинств и недостатков.

Химический эксперимент – важный источник знаний. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками. Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает развивать умения наблюдать явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки, прививает навыки планирования своей работы и осуществления самоконтроля, воспитывает аккуратность, уважение и любовь к труду. Химический эксперимент способствует общему воспитанию и всестороннему развитию личности.

II. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА УЧЕБНОГО ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ШКОЛЕ

2.1. Определение понятия учебного эксперимента,

его классификация и место в обучении химии

Под понятием "натурный учебный химический эксперимент" мы подразумеваем средство обучения химии в виде специально организованных и проводимых опытов с веществами (реактивами), включаемых учителем в учебный процесс с целью познания, проверки или доказательства учащимися известного науке химического факта, явления или закона, а также для усвоения обучающимися определенных методов исследования химической науки.

Учебный химический эксперимент следует рассматривать, прежде всего, как дидактический инструмент для достижения главных целей обучения. С помощью химического эксперимента в школе можно учить детей наблюдать явления, формировать понятия, изучать новый учебный материал, закреплять и совершенствовать знания, формировать и совершенствовать практические умения и навыки, способствовать развитию интереса к предмету и т.д.

В отличие от других средств наглядности учебный химический эксперимент обладает определенной динамикой во времени, то есть внешнее проявление процесса постоянно меняется, в результате опыта получаются новые вещества, которые обладают отличающимися от исходных веществ свойствами, и с которыми можно проводить новые эксперименты.

Особенности и многообразие химических явлений, а, следовательно, и учебного химического эксперимента позволяют использовать его буквально во всех формах и на всех этапах учебно-воспитательного процесса.

Обычно учебные опыты, выполняемые на уроках химии, подразделяют в зависимости от субъекта их проведения на демонстрационные, лабораторные опыты и практические работы. Демонстрационный эксперимент выполняется учителем или учеником для всеобщего обозрения всех учащихся в классе; один проводит опыт, остальные наблюдают за ходом процесса. Лабораторные опыты выполняются, как правило, всеми учениками в классе во время объяснения учителя. Эти опыты должны быть простыми, непродолжительными по времени (2-3 мин) и безопасными в проведении. Все необходимое для лабораторных опытов должно быть заранее подготовлено на столах учащихся. Практические работы – это эксперимент по изучению определенной темы, выполняемый учениками под руководством учителя в течение всего урока.

В принципе данная классификация учебного эксперимента приемлема не только в отношении к урокам, но и для других форм учебно-воспитательного процесса, как: факультативы, практикумы, элективные курсы, химические кружки и другие формы внеклассной работы и т.д.

В зависимости от количества взятых для опыта реактивов и размеров химической посуды учебный химический эксперимент подразделяют на макроэксперимент и микроэксперимент, эксперимент с малым количеством реактивов.

Микроэксперимент (микрометод) в виде капельных реакций и микроскопического исследования осадков широко применяется в аналитической химии. Он обладает рядом очевидных достоинств: упрощается ход анализа; быстрее получается искомый результат, что имеет особенно большое значение в работе клинических, санитарно-гигиенических химико-технологических лабораторий; меньше расходуются реактивы; достигается бóльшая чувствительность и т. д.

Однако в школьных условиях применение микроэксперимента в большинстве случаев нецелесообразно. В первую очередь это относится к демонстрационным опытам, проведение которых в виде капельных реакциях не имеет смысла, так как учащиеся не смогут наблюдать ни ход реакции, ни ее результаты. Кроме того, использование микроэксперимента предполагает наличие в достаточном количестве (для всех учеников) специального оборудования: микропипеток, планшеток для проведения реакций и т.д.

На наш взгляд, на практических занятиях и при проведении лабораторных опытов следует использовать методики с использованием малых количеств реактивов, а демонстрационные опыты нужно осуществлять в виде макроэксперимента, чтобы обеспечить хорошую видимость его всеми учащимися.

В связи с тем, что показать в школе некоторые реакции невозможно, учителя при изучении химии прибегают к так называемому "мысленному эксперименту" – учащиеся представляют в уме, без наблюдения на опыте, те или иные процессы, характеризующие свойства веществ, их получение и т. д., и в уме прогнозируют те результаты, к которым тот или иной опыт может привести. Мы предлагаем называть этот вид эксперимента не "мысленным" а "виртуальным экспериментом". Поскольку считаем, что слово "виртуальный" более созвучно эпохе компьютеризации, то есть нашему времени, это современно. В толковых словарях русского языка и словарях иностранных слов слово "виртуальный" значит "несуществующий, но возможный", "возможный, который может проявиться при определенных условиях".

По месту проведения можно выделить школьный, домашний и полевой учебный химический эксперимент. Кроме того, особую роль в школе должны играть занимательные опыты. В общем виде классификацию учебного химического эксперимента можно представить в виде таблицы.

Само собой разумеется, что каждый вид учебного химического эксперимента имеет свои определенные цели и особенности исполнения. Демонстрационные опыты по химии могут проводиться в виде натуральных процессов или реакций; в виде имитационных опытов, когда одни вещества с целью большей безопасности, наглядности и экономичности заменяются другими; в виде мультимедиа-эксперимента, те есть показа опытов по телевизору, с помощью кинопроектора или компьютера.

Классификация учебного химического эксперимента

ЛАБОРАТОРНЫЕ ОПЫТЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ УЧАЩИХСЯ

ДЕМОНСТРАЦИОН-
НЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Цель: изучение нового материала.

Цель: закрепление и совершенствование знаний, формирование и совер-шенствование практических умений и навыков.

Цель: формировать понятия химии; научить наблюдать явления.

Действие индика-торов на кислоты и основания.

Цветные реакции на

Имитационные опыты

Эксперимент, проводимый по инструкции

Экспериментальная задача

Мультимедиа эксперимент

Получение алмазов из графита.

Получение и свойства фенола.

Замена бром-ной воды на иодную.

Замена формальдегида глюкозой в реакции сереб- ряного зеркала.

Получите оксид меди тремя способами и докажите, что это вещество – оснóвный оксид.

Докажите на опыте, что в состав полиэтилена входят углерод и водород.

Получение оксида углеро-да (IV) и опыты с ним.

Получение этилового эфира уксусной кислоты.

УЧЕБНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

ПОЛЕВОЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

ВИРТУАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

ДОМАШНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ

Цель: сделать химические опыты безопаснее, дешевле и нагляднее; развить мышление учащихся.

Цель: способствовать развитию интереса к предмету и более осознанному усвоению научных знаний.

Цель: формирование и развитие интереса учащихся к химии.

Разложение оксида ртути или бертолетовой соли.

Синтез органических
соединений.

Получение бездымного пороха.

Извержение вулкана.

Самовозгорание
спиртовки.

Экспресс-анализ почвы и воды в полевых условиях.

Химия в
быту

Получение веществ

Изучение свойств веществ

Опыты с крахмалом.

Опыты с сахаром.

Получение индикаторов.

Получение крахмала.

Свойства поваренной соли, уксуса, соды и т.д.

Основная цель демонстрационных опытов – это развитие наблюдательности, формирование новых знаний и понятий химии. Ключевые достоинства демонстрационных опытов – их наглядность, возможность своевременно направлять внимание учащихся на главное звено процесса, экономия времени и реактивов. Однако этот вид эксперимента не дает возможность формирования у учащихся специальных навыков.

Лабораторные опыты замечательны тем, что при включении их в объяснение нового материала, ученики воочию убеждаются в верности тех или иных высказываний учителя и одновременно приобретают некоторые навыки химического эксперимента, развивают наблюдательность. В то же время подготовка к проведению этих опытов требует бóльшего времени, расходуются реактивы, учителю приходится уделять больше внимания на обеспечение безопасности на уроке. Основная цель лабораторных опытов – это обеспечение наглядности при изучении нового материала.

Практические работы, являясь важным источником познания нового материала, способствуют, кроме того, формированию и совершенствованию практических умений и навыков учащихся. Основными проблемами при их проведении являются обеспечение всех учащихся реактивами, посудой и оборудованием, а также выполнение всеми учащимися правил техники безопасности.

Выполняя лабораторные опыты и практические работы, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности, на практике убеждаясь в их достоверности. Естественно, что эта практическая деятельность учеников не может осуществляться без руководящего слова учителя. Необходимо добиваться, чтобы при проведении экспериментов ученики проявляли творческий подход, то есть применяли бы свои знания в новых условиях. Важным достоинством этих видов учебного эксперимента является то, что учащиеся, в отличие от демонстрационных опытов, включают в процесс познания практически все органы чувств, что способствует более прочному и глубокому усвоению материала.

Практические занятия проводятся обычно в конце изучения одной или нескольких тем курса и преследуют определенные цели.

Во-первых – это закрепление знаний по химии, в том числе основного экспериментального материала, путём самостоятельного выполнения определенных опытов учащимися. При этом практические занятия, проводимые в заключение ряда тем, дают возможность удачно обобщить экспериментальный и теоретический материал, что не всегда возможно на обычном уроке.

Во-вторых, происходит дальнейшее развитие практических навыков и овладение техникой химического эксперимента.

В-третьих, реализуется творческое применение знаний в процессе экспериментального решения задач и практических вопросов, что имеет большое значение для формирования умений пользоваться знаниями в активной форме, для расширения кругозора учащихся о применении химии в жизни.

Умелая организация домашнего химического эксперимента способствует развитию интереса учащихся к химии, расширению их кругозора, более осознанному усвоению химических знаний. Оказывая помощь ученикам в организации домашних лабораторий, учителю необходимо поставить в известность родителей, чтобы избежать нежелательных последствий при проведении опытов в домашних условиях.

Занимательные опыты можно изредка проводить на уроках, но чаще использовать на внеклассных занятиях с целью формирования и развития интереса учащихся к химии. Однако нельзя ни в коем случае превращать химические опыты в фокусы, даже при демонстрации их в младших классах. Поэтому, применяя учебный химический эксперимент во внеклассной работе, необходимо широко использовать все виды эксперимента, включая и полевые опыты.

В качестве полевых опытов можно рекомендовать качественные реакции на содержание отдельных элементов в объектах внешней среды. Необходимые для этого химические реактивы и посуду укладывают в специальные пеналы или коробочки, позволяющие переносить или транспортировать их без всякого риска и ущерба. В каждую укладку помещают инструкцию по технике анализа, карандаш и чистый лист бумаги для оформления работы.

Виртуальный эксперимент рекомендуется проводить в тех случаях, когда исходные вещества недоступны, реакции протекают длительно во времени, сопровождаются выделением опасных веществ, требуют сложного оборудования и т.д. Кроме того, виртуальные опыты полезны перед проведением реальных процессов, чтобы убедиться в том, что ученики полностью осознают ход предстоящего опыта. В любом случае, виртуальные опыты основаны на представлениях воображения, и, чтобы они были ближе к фактическим явлениям, необходимо предварительно формировать у учащихся соответствующие представления памяти. Особой формой виртуального химического эксперимента являются опыты, которые можно конструировать и "проводить" с помощью компьютерных программ (Chem. Lab., Виртуальная химическая лаборатория и др.).

Как и в других естественнонаучных дисциплинах, учебный эксперимент в преподавании химии имеет целью способствовать решению основных учебно-воспитательных задач, как: усвоение основ химической науки, знакомство с ее методами исследования и овладение специальными умениями и навыками; формирование и развитие способностей учащихся, их познавательной и мыслительной деятельности; политехническая подготовка и ориентация учащихся на химические профессии; формирование мировоззрения учащихся и естественнонаучной картины мира в их сознании; осуществление трудового, нравственного, экологического воспитания; всестороннее развитие личности и т.д.

По мнению многих методистов, химический эксперимент играет ведущую роль в успешном решении учебно-воспитательных задач при обучении химии во многих направлениях в качестве исходного источника познания явлений, как необходимое, и часто единственное, средство доказательства правильности или ошибочности сделанного предположения, а также подтверждения (иллюстрации) бесспорных положений, сообщаемых учителем или почерпнутых учащимися из учебника; как единственное средство для формирования и совершенствования практических навыков в обращении с оборудованием, веществами, в получении и распознавании веществ; как важное средство для развития, совершенствования и закрепления теоретических знаний; как способ проверки знаний и умений учащихся; как средство формирования интереса учащихся к изучению химии, развития у них наблюдательности, любознательности, инициативы, стремления к самостоятельному поиску и совершенствованию знаний и применению их в практике.

Учебный химический эксперимент может с успехом применятся на всех ступенях учебного процесса. Прежде всего, эксперимент обеспечивает наглядное ознакомление учащихся с изучаемыми веществами. С этой целью демонстрируются образцы веществ, коллекции в виде раздаточного материала, ставятся опыты, характеризующие физические свойства веществ. После этого учащихся начинают знакомиться с его химическими свойствами.

При объяснении нового материала эксперимент помогает иллюстрировать изучаемую тему не только соответствующими химическими явлениями, но и конкретным практическим применением, в результате учащиеся более осознанно воспринимают теоретические основы химии.

Использование эксперимента при закреплении новой темы позволяет учителю выявить, как усвоен новый материал, и наметить методику и план дальнейшего изучения данного вопроса.

Применение домашнего эксперимента способствует привлечению учащихся к самостоятельной работе с использованием не только учебников, но и дополнительной, справочной литературы.

С целью текущего, а также итогового контроля и учета практических знаний одним из средств также является химический эксперимент в виде практических занятий учащихся и решения экспериментальных задач. С помощью эксперимента можно оценить многие качества учащихся, начиная от уровня знания теории до практических умений учеников.

Большие возможности в обучении и воспитании школьников заложены в применении учебного эксперимента на факультативах, в рамках профильного обучения и во внеклассных занятиях. Здесь ученикам предлагаются более усложненные эксперименты, в том числе с более выраженной политехнической направленностью.

Особо следует подчеркнуть роль учебного химического эксперимента в формировании познавательного интереса у учеников как мотива познавательной деятельности, поскольку им определяются и направляются все психические процессы учения: восприятие, память, мышление, внимание и др.

Велика значимость применения химического эксперимента при использовании учителем метода проблемного изложения материала. Деятельность педагога здесь заключается в постановке проблемы и раскрытии доказательного пути её решения через постановку эксперимента. При этом важно, чтобы ученики сами пришли к выводу о необходимости постановки соответствующих опытов, приняли бы участие в их разработке и проведении. И эксперимент здесь может выступать как важнейший метод доказательства истинности или ложности выдвинутых гипотез.

Использование химического эксперимента позволяет учащимся овладевать практическими умениями и навыками, установленными образовательными стандартами как обязательные, в том числе: технические (обращение с реактивами, работа с оборудованием, сборка приборов и установок из готовых деталей и узлов, выполнение химических операций, соблюдение правил техники безопасности); измерительные (измерение температуры, плотности и объёма жидкостей и газов, взвешивание, обработка результатов измерений); конструкторские (изготовление приборов и установок, их ремонт, усовершенствование и графическое оформление).

С помощью эксперимента можно оценить многие качества учащихся, начиная от уровня знания теории до практических умений и навыков учеников.

При всем этом нельзя забывать, что химический эксперимент, выполняя различные дидактические функции, может использоваться в различных формах и должен сочетаться с другими методами и средствами обучения. Он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение лабораторных опытов под руководством преподавателя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.

Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность учащихся. Часто эксперимент становится источником формируемых представлений, без которых не может протекать продуктивная мыслительная деятельность. В умственном развитии ведущую роль играет теория, но в единстве с экспериментом, с практикой.

2.2. Методика и техника учебного натурного эксперимента

К проведению школьного эксперимента предъявляются определенные методические и технические требования.

Демонстрационные опыты проводятся с целью создания у учащихся определенных представлений о веществах, химических явлениях и процессах с последующим формированием химических понятий. Однако демонстрации опытов не вырабатывают у учащихся требуемых экспериментальных умений и навыков, поэтому должны дополняться лабораторными опытами и практическими занятиями.

Демонстрационный эксперимент проводится, когда опыт сложный и не может быть осуществлен самими учащимися; учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта; лабораторные опыты не дают должного результата; в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования; опыты представляют некоторую опасность для учащихся.

Демонстрационный эксперимент, независимо кто его проводит, учитель или ученик, должен, прежде всего, быть безопасным, как для экспериментатора, так и для наблюдателей. К другим требованиям, которым должен соответствовать эксперимент относятся: наглядность, возможность увидеть все детали и моменты опыта всеми учениками, надежность, выразительность, эмоциональность, убедительность, быстрое и простое исполнение. Демонстрационный эксперимент должен сочетаться со словом учителя. В связи с этими требованиями можно выделить ряд методических рекомендаций.

Учитель несет ответственность за безопасность учащихся, поэтому в кабинете должны находиться средства пожарной безопасности, вытяжной шкаф для проведения работ с вредными и пахучими веществами, средства для оказания первой помощи. Реактивы для проведения опытов должны быть проверены заранее, посуда для эксперимента должна быть чистой. При проведении опасных опытов следует использовать защитный экран.

Демонстрационный эксперимент следует проводить в колбах, стаканах или больших пробирках, чтобы химическое явление можно было наблюдать с любой точки класса. На демонстрационном столе не должно быть ничего лишнего. Учитель не должен заслонять какими-либо предметами оборудование и посуду, которыми он оперирует, от взглядов учеников. Можно использовать подъемный столик или кодоскоп.

Оборудование для демонстрации эксперимента не должно содержать лишних деталей, чтобы внимание обучаемых не отвлекалось от химического процесса. Не следует слишком увлекаться эффектными опытами, так как менее эффектные опыты перестанут вызывать интерес.

Опыт всегда должен удаваться, и с этой целью техника эксперимента перед его проведением должна быть тщательно отработана; все этапы проведения эксперимента должны быть продуманы; недопустима небрежность в оформлении опыта, необходимо заранее предусмотреть возможные неудачи при проведении опыта и подготовить для таких случаев запасные детали оборудования и реактивы. Все что необходимо для опыта должно быть у учителя под рукой. В случае неудачи, необходимо выяснить ее причину, и повторить опыт на этом или следующем уроке. По возможности опыты нужно повторять неоднократно, чтобы учащиеся их лучше запомнили, иначе через некоторое время однократно полученные представления сотрутся из памяти школьников.

Любой опыт должен сочетаться словом учителя, так как только чувственные восприятия сами по себе не могут гарантировать выработку правильных представлений у учащихся. В процессе наблюдений они могут обратить свое внимание не на главные признаки предмета или явления, а на второстепенные или случайно сопутствующие и получить в результате неполное, нечеткое и даже искаженное представление об изучаемом объекте. Более правильным отображением реального мира, более адекватным ему восприятие становится тогда, когда к ощущениям прибавляется деятельность мышления, в данном случае направляемая словом учителя.

Учитель обязан указывать ученикам, что и как они должны наблюдать в процессе эксперимента. Если преподавателю важно, чтобы учащиеся правильно воспринимали то, что он им показывает, он должен заранее организовать процесс наблюдения, предварительно подготовить к нему учащихся и затем помогать правильному восприятию в процессе эксперимента.

Сочетание эксперимента со словом учителя или ученика осуществляется различными способами, которые определяются различными причинами, что можно проиллюстрировать в виде алгоритмов.

При изучении физических свойств веществ применяется алгоритм: "Посмотрите и назовите (перечислите)", то есть учитель демонстрирует образец изучаемого вещества или выдает ученикам раздаточный материал, например, образцы алюминия, и просит перечислить физические свойства металла, определяемые непосредственно органами чувств (агрегатное состояние, цвет, запах и др.). Этот же прием можно использовать также при повторной демонстрации однотипных свойств веществ одного класса, например, при показе действия фенолфталеина на раствор KOH, если до этого демонстрировался опыт с раствором NaOH.

При изучении более сложных вопросов, которые, однако, могут быть относительно легко поняты учениками, может использоваться алгоритм: "Посмотрите; расскажите, что видели; объясните данное явление". Например, при изучении понятий гидролиза солей учитель демонстрирует действие индикатора на различные соли. Ученики видят, что индикатор окрашивает растворы солей различным образом, и отмечают, что среда растворов различна. Учитель просит объяснить внешние признаки опыта, то есть раскрыть суть явления, создав тем самым проблемную ситуацию Естественно, учащиеся не всегда могут ответить на поставленный учителем вопрос. Сущность гидролиза разъясняется учителем далее в ходе беседы.

В рассмотренных вариантах эксперимент (демонстрация опыта) предшествовал словесному обсуждению увиденного. Эти варианты сочетания слова и наглядности получили название исследовательских.

Рассмотрим обратные варианты. При изучении свойств серной кислоты, например, учитель может сказать: "Серная кислота в водном растворе обладает свойствами типичными для неорганических кислот и реагирует с металлами, оснóвными оксидами, кислотами, солями". Затем проводится соответствующий демонстрационный или лабораторный эксперимент. Алгоритм такого варианта сочетания слова и наглядности можно выразить так: "Факты таковы …, а теперь посмотрите, как это выглядит". Этот вариант сочетания слова и наглядности носит название иллюстративного. При его применении создание проблемной ситуации на уроке становится более затруднительной.

Иллюстративный метод целесообразен при объяснении сложных вопросов, требующих полного предварительного осмысления и понимания со стороны учащихся. Например, для экспериментального обоснования истинной графической формулы этанола, учитель предварительно обсуждает возможные варианты формул. Затем учитель ставит проблему: как доказать, какая формула соответствует этанолу; проводит тщательное обсуждение вопроса теоретически; и только после этого приступает к эксперименту. После эксперимента делается вывод по существу вопроса. Данный вариант также является иллюстративным, однако при его реализации имеет место большая мыслительно-познавательная деятельность учащихся, что в определенной мере компенсирует главный недостаток этого подхода – длительность во времени. Алгоритм можно выразить следующим образом: "Имеется необъяснимый, непонятный факт или учебная проблема; высказываются гипотезы по разрешению проблемы; мысленно разрабатывается вариант опыта для подтверждения (или опровержения) гипотезы; устанавливается оборудование и проводится эксперимент; проводятся наблюдения, необходимые измерения, вычисления; делаются выводы по разрешению исходной проблемы; при необходимости проводятся дополнительные опыты".

Деление методов сочетания слова и опыта на иллюстративные и исследовательские не означает, что во время опыта учитель не говорит ни слова. В любом случае учитель должен разъяснять ход эксперимента и направлять внимание учащихся на самое существенное в данный момент процесса.

Как правило, демонстрационные эксперименты не должны быть длительными. Если не удается подобрать опыт непродолжительный по времени, то лучше всего продемонстрировать учащимся на уроке несколько промежуточных стадий эксперимента и его конечный результат.

Возникающие при ожидании результата эксперимента паузы нужно использовать для организации диалога со школьниками, выяснения условий проведения эксперимента и признаков химических реакций.

Большое образовательное и воспитательное значение имеет эксперимент, проводимый самими учащимися (лабораторные опыты, практические занятия и т.д.), который также имеет ряд особенностей. По сравнению с демонстрационным экспериментом учителя он должен быть, безусловно, безопасным и посильным для выполнения каждым учащимся; способствовать развитию умений и навыков техники лабораторных работ, аккуратности, осмотрительности и бережного отношения к материалам и предметам оборудования; приучать учащихся творчески подходить к разрешению возникающих вопросов.

Лабораторные опыты проводятся во время объяснения учителя по его устным указаниям. При этом чаще всего используется алгоритм: "Добавьте А к веществу (раствору) Б; наблюдайте внимательно за …; запишите ваши наблюдения и уравнения реакции". Объемы используемых реактивов должны быть минимальными для осуществления только запланированных реакций и ясного проявления соответствующих признаков в течение достаточного времени, чтобы ученики их заметили и зафиксировали в памяти.

Практические работы (занятия) бывают двух видов: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи.

Инструкция является ориентировочной основой деятельности учащихся. В ней подробно в письменном виде должен быть изложен каждый этап выполнения опытов, даны указания как избежать возможных ошибочных действий, указания по технике безопасности к данной работе.

Перед тем как ученики будут выполнять практическую работу по инструкции учителю необходимо ясно и кратко показать им необходимые лабораторные приемы и манипуляции. Это можно проделать в процессе предварительной подготовки к практической работе.

Экспериментальные задачи не содержат инструкции, а только условие. Учащиеся должны самостоятельно разработать план решения и осуществить его на практике, получив тем самым определенный материальный результат.

До проведения практического занятия необходимо обязательно ознакомить учащихся с конструкциями приборов, приемами лабораторной техники, проанализировать цели и содержание работы и увязать это с домашним заданием по анализу инструкции.

На практическом занятии в начале урока должна быть проведена краткая беседа о правилах техники безопасности и об узловых моментах работы. На демонстрационном столе нужно разместить в собранном виде все используемые в работе приборы. Учащиеся тут же на уроке должны оформить соответствующим образом свою работу.

Требования к проведению занимательных опытов и полевого эксперимента и методика их исполнения вытекают из описанных выше рекомендаций.

Существенными проблемами организации учебного химического эксперимента является соблюдение правил техники безопасности при выполнении опытов, уборка рабочего места, мытьё посуды и утилизация использованных реактивов.

2.3. Унификация учебного эксперимента

Под унификацией химического эксперимента в обучении мы подразумеваем рациональное сокращение видов приборов и установок, с помощью которых осуществляется проведение опытов. В предлагаемом приборе (иногда с дополнениями или изменениями) можно с успехом проводить различные химические реакции, как во время демонстрационных опытов, так и в ходе ученического эксперимента.

Основу прибора составляют колба или склянка вместимостью 50-200 мл, пробка с делительной воронкой (соответственно колбе) на 25-100 мл, у прибора должна быть газоотводная трубка. Возможны самые разные модификации унифицированного прибора (с использованием колб Вюрца, Бунзена и т.д.) (рис. 2).

Рис. 2. Некоторые модификации унифицированного прибора.

Применение данной установки обеспечивает безопасность проведения химических опытов, так как выделение газообразных и летучих ядовитых веществ можно количественно регулировать и направлять их либо непосредственно для проведения реакций с участием этих газов, либо для улавливания поглотительными приборами.

Другое преимущество данного прибора - возможность быстрой и точной дозировки исходных веществ, используемых для эксперимента. Вещества и растворы помещают в колбы и делительные воронки заранее, до начала занятий, в необходимом количестве, а не на глазок, как это обычно бывает при демонстрации опытов в пробирках или стаканах, когда вещества и растворы набирают непосредственно на уроке во время показа опытов.

При использовании прибора достигается восприятие опыта всеми учащимися, а не только теми, кто сидит на первых партах, как это бывает при проведении опытов в пробирках. Рекомендуемый прибор позволяет осуществлять качественные и количественные эксперименты по химии в школе, а также в средних специальных и высших учебных заведениях. Проиллюстрируем принципиальное применение прибора на примере некоторых опытов, сгруппировав их по сходным признакам.

Получение газов . В основе получения большинства газов, изучаемых в школе, лежат гетерогенные реакции между твердыми и жидкими фазами. Твердую фазу помещают в колбу, которую закрывают пробкой с воронкой и газоотводной трубкой. В воронку наливают соответствующий раствор или жидкий реагент реакции, прибавление которого в колбу дозируется с помощью крана делительной воронки. При необходимости колбу с реакционной смесью нагревают, регулируя объем выделяющегося газа и скорость реакции.

Используя прибор и соответствующие реактивы, можно получать кислород, озон, хлор, водород, углекислый, угарный и сернистый газы, галогеноводороды, азот и его оксиды, азотную кислоту из нитратов, этилен, ацетилен, бромэтан, уксусную кислоту из ацетатов, уксусный ангидрид, сложные эфиры и многие другие газообразные и летучие вещества.

Естественно, что одновременно при получении газов с помощью прибора можно демонстрировать их физические и химические свойства.

Реакции между растворами. В данном приборе удобно проводить эксперименты, в которых добавление жидкого реактива необходимо осуществлять небольшими порциями или по каплям, когда на ход реакции влияет избыток или недостаток одного из исходных веществ и т.д., например:

Растворение серной кислоты в воде и соблюдение правил безопасности при этой операции;

Опыты, иллюстрирующие диффузию веществ в жидкостях или газах;

Определение относительной плотности взаимно нерастворимых жидкостей и образование эмульсий;

Растворение твердых веществ, явление флотации и образование суспензий;

Реакции гидролиза солей, если важно показать изменение степени гидролиза в зависимости от объема воды, прибавляемой к раствору соли;

Опыты, иллюстрирующие окраску индикаторов в различных средах и реакции нейтрализации;

Реакции между растворами электролитов;

Реакции, продолжительные по времени;

Реакции органических веществ (бромирование и нитрование бензола, окисление толуола, получение мыла и анилина, гидролиз углеводов).

Демонстрация характерных свойств изучаемого вещества. С помощью прибора можно последовательно и наглядно, с минимальной затратой времени демонстрировать характерные физические и химические свойства изучаемого вещества. При этом экономятся реактивы, достигается необходимая безопасность эксперимента (выделяющиеся вредные газы и летучие вещества улавливаются соответствующими поглотительными растворами), обеспечивается лучшее восприятие эксперимента всеми учащимися класса.

Рассмотрим подготовку и проведение эксперимента при демонстрации свойств соляной кислоты. Учитель до урока готовит необходимое число колб (по числу изучаемых реакций) и одну пробку с делительной воронкой и газоотводной трубкой в ней. В колбы заранее помещают вещества или растворы (цинк, медь, оксид меди (II), гидроксид меди (II), раствор гидроксида натрия с фенолфталеином, карбонат натрия, раствор нитрата серебра и т.д.). В делительную воронку наливают около 30 мл раствора (10-20%) соляной кислоты. Во время урока учителю надо лишь переставлять пробку с делительной воронкой, наполненной кислотой, из одной колбы в другую, расходуя на каждую реакцию 3-5 мл раствора.

Если в ходе реакций образуются ядовитые летучие соединения, то газоотводную трубку прибора опускают в соответствующие растворы для поглощения этих веществ, а реакционную смесь в колбе после окончания опыта обезвреживают.

Растворимость газов в воде. Демонстрационный опыт растворимости газов в воде рассмотрим на примере оксида серы (IV). Для опыта потребуются два прибора. В первом приборе (в колбе - сульфит натрия, в делительной воронке - концентрированный раствор серной кислоты) получают оксид серы (IV), который способом вытеснения воздуха собирают в колбу второго прибора. После заполнения этой колбы газом в воронку наливают воду, газоотводную трубку опускают в стакан с водой, подкрашенной фиолетовым лакмусом или другим индикатором (рис. 3).

Рис. 3. Демонстрирование растворимости газов.

Если теперь открыть зажим или кран газоотводной трубки, то вследствие небольшой поверхности контакта (через внутреннее отверстие трубки) оксида серы (IV) и воды, заметное растворение газа с последующим фонтанированием жидкости в колбу происходит не сразу, а через довольно долгий промежуток времени, пока в колбе не создастся достаточное разрежение.

Чтобы ускорить этот процесс, из воронки в колбу наливают (при закрытом зажиме на газоотводной трубке) 1-2 мл воды и слегка встряхивают.

Этого объема воды вполне достаточно, чтобы давление в колбе понизилось, а подкрашенная индикатором вода при снятии зажима с газоотводной трубки фонтаном устремилась в колбу, меняя при этом цвет индикатора. Для усиления эффекта колбу можно перевернуть вверх дном, закрыв предварительно делительную воронку пробкой и не вынимая газоотводную трубку из стакана с водой.

Обесцвечивание красителей. В колбу прибора помещают около 0,5 г перманганата калия. В нижнюю часть пробки вкалывают две иголки, на которые накалывают по лоскутку окрашенной ткани или полоски лакмусовой бумаги. Один из образцов смачивают водой, второй оставляют сухим. Колбу закрывают пробкой, в делительную воронку наливают несколько миллилитров концентрированной соляной кислоты, газоотводную трубку опускают в раствор тиосульфата натрия для поглощения избытка выделяющегося хлора (рис. 4).

Во время демонстрации опыта кран делительной воронки приоткрывают и выливают кислоту по каплям в колбу, затем вновь закрывают кран. В колбе идет реакция между веществами с выделением хлора, влажная ткань или полоска лакмусовой бумаги обесцвечивается быстро, а сухой образец - позже, по мере его увлажнения.

Рис. 4. Демонстрирование обесцвечивания красителей.

Примечание. Многие ткани окрашены устойчивыми к хлору и другим отбеливателям красителями, поэтому необходимо провести предварительные испытания и заранее выбрать соответствующие образцы тканей. Таким же образом можно показать обесцвечивание красителей сернистым газом.

Адсорбционные свойства угля или силикагеля. В колбу помещают около 0,5 г порошка или стружки меди. В нижнюю часть пробки вкалывают кусочек металлического провода с загнутым концом, к которому прикрепляют небольшую сеточку, предназначенную для удержания активированного сорбента массой 5-15 г (рис. 5).

Рис. 5. Установка для демонстрации адсорбции газов.

Колбу прибора закрывают подготовленной таким образом пробкой, а в воронку наливают азотную кислоту. Газоотводную трубку, снабженную зажимом (зажим до начала опыта открыт), опускают в стакан с подкрашенной водой. После сборки прибор проверяют на герметичность. В момент демонстрации опыта кран делительной воронки приоткрывают и выливают несколько капель кислоты в колбу, в которой происходит реакция с выделением оксида азота (IV). Не следует добавлять избыток кислоты, необходимо чтобы объем выделившегося газа соответствовал объему колбы.

После окончания реакции, что определяют по прекращению выделения пузырьков вытесняемого из колбы воздуха через газоотводную трубку, зажим на ней закрывают. Прибор устанавливают перед белым экраном. Об адсорбции оксида азота (IV) в колбе судят по исчезновению окраски газа. Кроме того, вследствие образования в колбе некоторого разрежения в нее засасывается жидкость из стакана, если на газоотводной трубке открыть зажим.

Опыты по изучению электропроводности веществ и растворов . Если через пробку прибора пропустить дополнительно два металлических или лучше два графитовых стержня (электрода), нижние концы которых почти касаются дна колбы, и присоединить их через лампочку или гальванометр к источнику тока, то получим установку для определения электрической проводимости растворов веществ и изучения положений теории электролитической диссоциации (рис. 6).

Рис. 6. Прибор для определения электропроводности растворов.

Количественные опыты на основе реакций, протекающих с выделением газов. Если подвести газоотводную трубку прибора под градуированный цилиндр с водой, установленный в кристаллизатор с водой, и собирать выделяющийся в ходе реакции газ методом вытеснения воды, то по объему полученного газа можно провести количественные расчеты по установлению молярных масс веществ, подтверждению закономерностей химической кинетики и термохимии, определению формулы этанола и других веществ и т. д. (рис. 7). Если выделяющийся в ходе реакции газ растворяется или реагирует с водой, то необходимо использовать в опытах другие жидкости и растворы. Приведенные примеры не исчерпывают все возможности предлагаемого унифицированного прибора в учебном химическом эксперименте. Если иметь в запасе пробки с двумя газоотводными трубками или с двумя делительными воронками, а также другие варианты установки, то число опытов с использованием унифицированного прибора можно значительно увеличить, что будет способствовать научной организации труда

учителя химии.

Рис. 7. Прибор для проведения количественных опытов с газами.

Примечание . Составные детали прибора: колбы, градуированные делительные воронки, пробки, зажимы и т.д. - следовало бы включить в типовые наборы посуды и оборудования для школьных кабинетов химии и учебных химических лабораторий педагогических высших учебных заведений.

Использование ИКТ при проведении виртуальных лабораторных работ по физике

Анохина Г. И. Учитель физики и математики МОУ «СОШ с. Алексашкино Питерского района Саратовской области»

Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные физические опыты. Ко всем видам чувственного восприятия надо обязательно добавить на занятиях “работу руками”. Это достигается при выполнении учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опыты.Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполнеестественно, так как при этом происходит познание учеником окружающего мирана основе собственного опыта и собственных ощущений.

Лабораторная работа является методом исследования, обеспечивающим научность школьного курса. При выполнении лабораторных работ развиваются и закрепляются навыки и умения, что очень важно в процессе обучения. Но не секрет, что зачастую на уроках физики не хватает наглядных пособий, приборов и материалов. Что делать? Как провести лабораторную работу по теме?

В современных условиях интенсивного развития информационных технологий возникает необходимость в создании иной образовательной среды. В настоящее время актуальным является вопрос использования программно-педагогических и телекоммуникационных средств в учебном процессе школы и, в частности, при обучении физике.

Каждый учитель знает, что процесс обучения зависит не столько от деятельности учителя, сколько от активности учеников и их желания получить знания. Направление учеников на творческую работу наилучшим образом способствует включение в школьную программу уроки с применением компьютера. Современные мультимедийные компьютерные программы и телекоммуникационные технологии открывают учащимся доступ к нетрадиционным источникам информации - электронным гипертекстовым учебникам, образовательным сайтам, системам дистанционного обучения и т.п., это призвано повысить эффективность развития познавательной самостоятельности и дать новые возможности для творческого роста школьников.

Возможностей использования ИКТ на уроках физики огромное множество.

1. Объяснение новой темы - объяснение и демонстрации при помощи электронных

учебников, сайтов Интернета, обучающих и познавательных программ, просмотр видеороликов, CD-дисков, готовых уроков, презентаций. Учитель в данном случае служит проводником и помогает детям делать обобщения и выводы.

2. Опрос по теме - тест On-line, расположенный в Интернете, либо на CD -диске или созданный самим учителем при помощи тестмейкера.

3. Работа с энциклопедией, где учащиеся знакомятся с биографией ученых, с историей открытий и изобретений, прослеживание хронологию физических открытий и изобретений.

5. Закрепление материала - работа с обучающими программами.

6. Проведение виртуальных лабораторных работ.

7. Перевод единиц при помощи специальных программ.

8. Работа с табличными физическими величинами.

Чтобы ответить на поставленный вначале вопрос: Как проводить лабораторные работы, когда недостаточно оборудования? На помощь приходят виртуальные лабораторные работы.

Виртуальные лабораторные работы имеют целый ряд преимуществ: существует возможность непосредственно наблюдать, исследовать, экспериментально проверять правильность теоретических предположений, что значительно увеличивает эффективность урока. Можно осуществить эксперимент, который в обычных условиях невозможен (например, если процесс долговременный или требующий специальных установок), можно попробовать экспериментировать и с «эффектом Доплера».

Виртуальные работы имеют и недостатки: они не дают возможности развивать практические навыки учащихся по измерению физических величин, использованию измерительных инструментов, не обучают методике проведения физических опытов и экспериментов. Но выполнив виртуальную работу, ученики, если это будет необходимо легче сориентируются при выполнении такой же реальной работы. Поэтому нецелесообразно полностью отказываться от реальных работ в пользу виртуальных.

На начальном этапе обучения физике (7-9 классы) большую пользу имеют реальные работы, т.к. у подростков более развита предметная деятельность, чем наглядно-образное мышление. А вот в старших классах (10-11), когда обучение учащихся основано на теоретическом уровне обобщения, можно использовать компьютерные модели, развивающие логику и мышление учащихся.

Также в своей работе я использую «Виртуальную физическая лабораторию», выпущенную издательством «Дрофа». «Лабораторные работы по физике» предназначены для выполнения лабораторных работ 7—11 классов,/7-9кл/ предусмотренных школьной программой. Дети на уроках с удовольствием работают с компьютером, данная программа удобна в использовании, инструкции даны в доступной форме и в поэтапном изложении, есть возможность вернуться к началу работы и повторить эксперимент для лучшего усвоения материала. Лабораторные работы дополняют новый материал, эти работы можно использовать для изучения нового материала и для его закрепления.

Например, в 9 классе лабораторную работу «Изучение равноускоренного движения», провожу по группам, одна группа - реально выполняющие работу, а другая - выполняющие виртуальную лабораторную работу.

В обеих группах план проведения работы одинаков:

1. Повторение теории

2. Предложите исследование вопроса: является ли движение шарика по желобу равноускоренным? Использовать только предложенное оборудование.

3. Ход исследования: не меняя высоту наклона желоба, определяем ускорения шаров при прохождении разных расстояний, затем меняем высоту наклона желоба и снова проводим соответствующие измерения и расчеты.

4. Сравнивая полученные результаты сделать вывод.

Затем сравниваем выводы групп ребят, и оказывается, что выполнявшие виртуальную работу обратили внимание на то, что при увеличении угла наклона ускорение возрастает, о чем не сказали дети, реально выполнявшие работу. Время выполнения виртуальной работы меньше времени, т.к. отчет формируется в процессе выполнения работы и ребята смогли выполнить проверочный тест по теме, на что не осталось времени у другой группы ребят.

Поэтому можно выделить преимущества проведения виртуальной лабораторной работы перед традиционной:

1. Нет необходимости собирать заново всю установку перед каждым уроком, тратить время на осмотр приборов, на укладку их на место.

2. Техника безопасности на порядок выше, чем в обычных условиях

3. Можно за короткое время провести несколько экспериментов при разных начальных условиях, а потом обобщить результаты и сделать выводы.

4. Можно замедлить или ускорить время демонстрации.

Как видим, что преимущества и недостатки есть и у тех и у других лабораторных работ, но в ходе опроса учащихся (через неделю после проведения лабораторных работ), оказалось, что учащиеся, требущие более четкого руководства отдают предпочтение виртуальным работам (это более «слабые» дети). А ученики со средним или высоким уровнем успеваемости готовы потратить на эксперимент больше времени, зато «прочувствовать» его. Поэтому в школьной практике нужно вводить виртуальные работы, не заменяя реальные, а лишь дополняя их.

Любая замена реальных физических объектов их экранными изображениями, выполнение работ с виртуальными приборами, безусловно, развивает у учащихся умения наблюдать, измерять физические величины, проводить опыты и исследовать зависимости разных физических величин, исследовать устройства физических приборов. Однако при этом формируются совершенно иные умения. Они не лучше и не хуже умений, которые формируются при работе с реальными объектами, они - другие! Подобная замена не может быть равнозначной, поэтому следует признать, что внедрение в процесс изучения компьютерных аналогов вместо живой реальности неизбежно влечет искажение содержания предметов, в которых значимой частью является учебная работа с реальными объектами. Все это следует пояснять учащимся при работе с виртуальными приборами, и включать их в учебный процесс только в тех случаях, когда их применение целесообразно. Грамотное сочетание реальных и виртуальных экспериментов позволит добиться более глубокого понимания их сути.

В заключение хотелось бы сказать, что новые средства специального обучения, основанные на использовании информационных технологий должны дополнять, но не вытеснять традиционные. Они обладают строго определенными функциями в учебном процессе и используются на определенных этапах обучения. Но, тем не менее, современный педагог просто обязан уметь работать с современными средствами обучения. Ведь использование в работе учителя мультимедиа проектора, электронной доски и компьютера, обеспечивающего выход в Интернет, помогает делать обучение более разнообразным, интересным, увлекательным и индивидуальным.

Литература

1. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии. - М., «Народное образование», 1998.

2. Полат Е.С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. - М., 2002.

3. Физика. Методическая газета для преподавателей физики № 19,2007; №9 2008; №5 2008.

3. Методика преподавания физики в 7-8 классах средней школы. // Под ред. А. В. Усовой. — Москва: Просвещение, 1990.

5. CD Виртуальные лабораторные работы.

1

2. Кенже А., Нурмаханова Д., Некоторые проблемы организации дистанционного обучения химии // Межд.студ.науч.вестник, Москва. – 2015. – № 5. – С. 330-331.

3. Beknazarova A.B., Nurmahanova D.E., Kenzhe A.B., Meiirova G.I. The stages of devolepment of distance learning in Kazakhstan // Science and Education. Materials of the X international research and practice conf. (Munich, December 9-12, 2015), – Munich, 2015. – P. 81-86.

4. Карпенко О.М., Фокина В.Н., В.А. Басов, А.Н. Васьковский. Особенности реализации инновационных видов занятий в учебном процессе Современной гуманитарной академии на базе программного комплекса «Вебинар»// Дист.вирт.обуч. – 2015. – № 6. – С. 46-62.

5. Стародубцев В.А. Сетевые сервисы в дистанционном инженерном образовании / В.А. Стародубцев, О.Б. Шамина //Дистанционное и виртуальное обучение. – 2011. – № 11. – С. 17 – 22.

6. Третьяк Т.М. Web-сервис Comdi: использование в образовании / Т.М. Третьяк, Д.С. Скрипников, С.В. Кривенков // Школ.технол. – 2011. – № 6. – С. 100-114.

7. Нагаева И.А. Виртуальное образовательное пространство вуза как эффективная форма организации педагогического процесса. / Межвуз. Сб. науч.тр. «Инновационные технологии». – 2012. – Т. 5 – С. 160 – 165.

8. Нурмаханова Д.Е., Бекназарова А.Б., Мейірова Г. Методические основы организации дистанционного обучения при изучении химии // Вест. КазНПУ, сер.ест.геогр. Алматы. – 2015. – № 4. – С. 87-93.

9. Татенов А.М. Виртуальные лабораторные работы: хромосомная и теплофизическая лаборатория / XII Международная конференция-выставка «Информационные технологии в образовании» («ИТО-2012»). Ростов, 15–16 ноября 2012 года. URL: http://ito.edu.ru/2002/II/1/II-1-1261.html. (дата обращения: 20.06.2016).

10. Гавронская Ю.Ю., Алексеев В.В. Виртуальные лабораторные работы в интерактивном обучении физической химии // Изв.РГПУ А.И. Герцена. – 2014. – № 168. – С. 79–84

11. Князева Е.М. Лабораторные работы нового поколения // Фунд. Иссл. – 2012. – № 6. – С. 587–591.

12. Ибрашева Р.К., Сулейменова М.Ш., Алмабеков О.А., Виртуальная лаборатория – как средство активизации учебного процесса /Мат.межд. научно-практ.конф.«Инновационное развитие пищевой, легкой промышленности и индустрии гостеприимства» (Алматы, 16-17 октябрь, 2014). – Алматы, 2014. – С. 309-312.

13. Бородина Н.В., Щестакова Т.В. Модель организации и проведения лабораторного практикума в дистанционном обучении//Образование и наука, – 2006. – № 4. – С. 52-62.

В статье рассмотрены методы организации учебного процесса дистанционного обучения (ДО) химии в педагогических вузах, изучены особенности разработки сетевых практических занятии: вебинара и виртуальных лабораторных работ по органической химии. Проанализированы научные работы по виртуальным курсам химии, программы на основе которых можно организовать занятия в сети в чатах, форумах.

Разработаны адаптированные методики организации вебинара и виртуальной лаборатории по отдельным темам алифатических соединений, апробированы на учебном процессе педагогических университетов. Полученные результаты показывают заинтересованность и психологическую готовность студентов к сетевым интерактивным практикумам по химии. Итоги исследовательской работы оформлены в виде методических указаний по организации электронных практикумов по органической химии педагогических вузов и предложены для использования в вариантах комбинирования с традиционными методами обучения и для эффективной организации самостоятельных работ студентов. Разработанная методика может быть применена также при организации ДО вузовского курса химии. Работа выполнена в рамках научно-исследовательской работы магистранта и докторанта PhD.

Международная комисия ООН по проблемам образования, науки и культуры предлагает два основных принципа современного обучения: «образование для всех» и «обучение всю жизнь». Лидирующую роль здесь может играть дистанционное обучение, основанное на передовых достижениях технологии. В соответствий с принципом гуманизации учебного процесса Болонской деклараций дистанционное образование, использующее современное информационно-коммуникационые технологии позволяет качественно обучить новое поколение педагогов с учетом индивидуальных возможностей и потребностей каждого.

Общепризнано, что СДО на данный момент является наиболее выгодной технологией образовательного процесса, позволяющая решить актуальную проблему образовательной системы - обеспечение качественного и доступного обучения для всех желающих. Это одна из главных целей развития СДО . Наряду с этим, хочется отметить, что ДО один из современных эффективных инновационных методов при изучении химии в вузах, формирований коммуникативных компетенции студентов, подготовке высокообразованных, квалифицированных и конкурентоспособных специалистов.

При изучении и анализе фактов по развитию процесса дистанционного обучения в Казахстане, обзоре работ иследователей-педагогов мы обратили внимание на недостаточность опыта использования технологии ДО в образовательных учреждениях, несистематизированность имеющихся данных по применению ИКТ и разнохарактерность результатов экспериментов по научно-педагогическому исследованию их .

Исходя из этого мы поставили цель исследовать имеющиеся методики по ДО в вузах, в том числе по химии, и на их основе разработать методику ДО органической химии адаптированной для педагогических университетов. Изучили доступные методы организации сетевых практических занятий химии, анализировали методические основы создания электронных учебных материалов для таких целей.

В первую очередь, мы обратились к опытам организации сетевых семинарских занятий, поскольку при интерактивном обучений граница между лекционными и практическими занятиями несколько нивелируются. В зависимости от подготовленности аудиторий или сложности изучаемого нового материала одну и ту же тему можно изучать в виде интерактивного семинара или лекции.

Термин вебинар, по другому on-line семинар, впервые официально зарегистрирован как товарный знак в США в 1988 году. В начальный период развития сети интернет еще использовалось понятие «веб-конференция», означавшее способ организаций связи в виде чатов и форумов в асинхронном и синхронном режиме .

На вебинарах используются все виды традиционных учебников и справочников, дидактических материалов, в том числе их электронные варианты. Так же широко применяются аудио, видео материалы, электронные учебники и учебные пособия, специальные компьютерные программы. Для организации веб-семинара разработаны различные площадки, например, бесплатные программы BigBlueButton и OpenMeetings, мecceнджepы Microsoft Lync и Skype, pоссийский продукт Comdi, система для вeбинapов WebEx Cisco и др. Из расмотренных для эксперимента выбрали программу www.webinar.ru, как доступную и бесплатную площадку с удобным интерфейсом .

Во время педагогического эксперимента испытаны основные возможности предоставляемые программной площадкой www.webinar.ru, в частности работа с текстовым форумом. При подготовке вебинара были разработаны учебные материалы по отдельным темам органической химии в интерактивной форме, занятия проводились в on-line и of-line режиме. В ходе исследования выявлено, что данная программа студентами воспринимается легко, трафик доставки пакета учебных материалов студентам достаточно высокая, а также удобна для организации обратной связи.

Следующая использованная нами для испытания программа-методика организации вeб-ceминaра FastStone Capture предоставляет возможность записи (протоколирования) занятия. Студенты отметили это как преимущество, так как дает возможность работы над ошибками, повторного просмотра и тренинга.

Анализируя научные публикации мы решили использовать 3-уровневую схему организаций вебинара, одобренную большинством педагогов-исследователей . По данной методике сетевой семинар состоит из следующих этапов: подготовительный; проведение самого вебинара; заключительный период. Для педагогического эксперимента нами были разработаны cубмaнифecт дисциплины «Оpгaническая химия. Aлифaтические соединения», состоящий из мoдулей-юнитов, на основе выбранной схемы проекты вебинара по отдельным темам для студентов специальности 5В011200-Xимия.

В модульных образовательных программах, разработанных по кредитной технологии принятой в казахстанских вузах, значительно сокращены контактные часы обучения. В связи с этим возникла необходимость усовершенствования практических занятий, а при изучений химии, в первую очередь, лабораторных практикумов. В дальнейшем нами составлена методика организации виртуальных лабораторных занятий по органической химии для студентов 2-курса педагогической специальности 5В011200-Xимия. Поставлена цель комбинирования традиционных форм демонстрационных экспериментов с различными видами виртуальных работ.

Задача сетевых лабораторных занятий, в нашем рассмотрений, подготовка обучающихся к выполнению отдельных химических экспериментов в реальных условиях. Виртуальные лабораторные работы позволяют активно использовать ИКТ, применять интерактивные методы организации занятия, разные формы изучения и освоения закономерностей химических взаимодействий. Немаловажно, что большая часть виртуальных экспериментов можно выполнять самостоятельно в любое удобное для обучающегося время, тем самым мотивировать студента освоить новые инновационные технологий согласно современному образовательному стандарту.

В работе дается следующее определение виртуальной лабораторий -как интегрированной информационной системы состоящей из учебных, учебно-методических, экспериментальных, справочных, а также контролирующих и тестирующих материалов. Существуют виртуальные лаборатории для вузов по неорганической, общей и органической химии: Chemlab, Crocodile Chemistry 605, Virtual Chemistry Laboratory, Dartmouth ChemLab. Есть данные о разработанных на их основе виртуальных лабораторных работах некоторых вузов, в том числе ряда российских .

Основная ценность виртуальных лаборатории в содержательности, а удобная навигация, красочность, скорость загрузки и другие опции являются дополнительными элементами. На основе одного электронного юнита/модуля лабораторных работ можно разработать разнообразные интерактивные модели изучения химической реальности считают авторы .

Основной алгоритм разработки виртуальных лабораторных работ: определение цели и выбор имитаторов, коррекция цели; постановка содержательного и дидактического задач; составление сценария, апробация и сопоставление результатов с реальными, редактирование сценария. Преимущества и недостатки организации виртуальных лабораторий обсуждены в ряде работ .

На основе вышеприведенных исследований нами были разработаны сценарий виртуальных интерактивных лабораторных работ по дисциплине «Оpгaническая химия. Aлифaтические соединения» для студентов специальности 5В011200-Xимия. После контактной и дистанционной апробации был скорректирован и составлен проект методических разработок по виртуальному лабораторному практикуму данного раздела органической химии для педагогических университетов.

Например, сценарий лабораторных работ по темам «Алкины», «Спирты» включают теоретическую часть в интерактивной форме, вопросы и тесты для самопроверки; экспериментальная часть состоит из расчетных задач, моделирования исходных и конечных веществ, прогнозирования вероятности взаимодействия. Дополнены анимационными и видео экспериментами. Заключительная часть выполняется записью расчетов, наблюдений и выводов, заполнением подготовленых таблиц.

Мнение студентов участвующих в педагогическом эксперименте о предложенных формах организации виртуальных лабораторных работ были определены после каждого занятия во время обратной связи. Например, при изучений спиртов 34 % студентов наиболее информативным посчитали электронные задания для самопроверки, моделирование веществ и процесса; 33 % - анимационные опыты по качественному анализу; оставшиеся 33 % - видеодемонстрацию опытов по химически свойствам. Примерно равномерное распределение предпочтений студентов показывают, что предложенные формы виртуальных экспериментов по органической химии достаточно информативны и взаимно дополняют друг друга.

К концу семестра было проведено анкетирование студентов участвовавших в эксперименте по оценке эффективности применения виртуальных практических занятий по изучаемому разделу органической химии. Результат опроса показал, что большинство студентов (72,15 %) поддерживают электронную подачу учебного материала в виде гипертекста, легко воспринимают виртуальную форму изучения структуры и свойств органических веществ.

По ходу эксперимента были анкетированы студенты и магистранты химических специальностей двух педагогических вузов г. Алматы с целью выявления их уровня информированности о формах организации и применения дистанционного обучения в целом и в частности, при изучении химических дисциплин. Участвовали в опросе 79 человек, из них 41 студенты 1-4 курсов и 18 магистранты Казахского национального педагогического университета, 20 студенты 2-курса Казахского государственного женского педагогического университета.

Результаты анкетирования показали, что в целом студенты хорошо воспринимают и поддерживают дистанционную форму обучения. Например, на вопрос о достоинствах ДО ответили: возможность использования современных ИКТ - 57 %; исключение психологических затруднений при сдаче экзаменов - 51 %; развитие творческих подходов и способности к самостоятельной работе обучающихся - 51 % и т.д.

На вопрос о целесообразности введения ДО: 60 % студентов считают, что при сетевом обучении возможно получить качественное образование, 50 % - положительно отнеслись введению различных форм виртуального обучения. На следующий вопрос «Какая форма обучения для вас более премлимо?»: 36 % поддержали форму применения элементов ДО при традиционном обучений; 18 % - дистанционное обучение; 46 % - выбрали дневную форму обучения. Интересное наблюдение, большинство студентов обоих университетов заинтересовались возможностью сочетания разных форм обучения, а магистранты преимущественно выбрали ДО.

Таким образом, можно сделать вывод, что дистанционное обучения посредством создания целостной информационной системы образовательного процесса способствует повышению уровня знаний студентов. Во вторых открывает доступ к мировому информационному пространству, повышает научную и творческую заинтересованность обучающихся, способствует подготовке квалифицированного и конкурентоспособного специалиста. Результаты исследования показывают готовность и заинтересованность студентов применению ИКТ и ДОТ в образовательном процессе системы школа-вуз. Предложенная нами методика организации обучения химии в виртуальном пространстве будет полезным в этом русле.

Библиографическая ссылка

Нурмаханова Д.Е, Бекназарова А.Б., Мейирова Г. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИИ ПО ХИМИИ // Международный журнал экспериментального образования. – 2016. – № 9-1. – С. 127-130;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10463 (дата обращения: 06.04.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Чему равна скорость света