Jahon ta'limi va ilmiy jarayon

Taqrizchilar:
Rogovaya O.G., pedagogika fanlari doktori, professor, kimyo va kafedra mudiri. ekologik ta'lim A.I. nomidagi Rossiya davlat pedagogika universiteti. Gertsen, Sankt-Peterburg;
Piotrovskaya K.R., pedagogika fanlari doktori, professor, A.I. nomidagi Rossiya davlat pedagogika universitetining matematika va informatika o‘qitish metodikasi kafedrasi professori. Gertsen, Sankt-Peterburg.
Bibliografik ma'lumotnoma
Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. KIMYO FANIDAN VIRTUAL LABORATORIYA ISHLARINI YARATISH TEXNIKASI // Zamonaviy muammolar fan va ta'lim. - 2015. - No 2-2 .;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (kirish sanasi: 02/01/2020). "Tabiiy fanlar akademiyasi" tomonidan nashr etilgan jurnallarni e'tiboringizga havola qilamiz.
nomidagi Rossiya davlat pedagogika universitetining kimyo fakultetida amalga oshiriladigan ta'lim yo'nalishlari bo'yicha Oliy kasbiy ta'limning Federal davlat ta'lim standartlariga muvofiq. A.I. Gertsen, o'quv jarayonini tashkil etishda darslarni o'tkazishning faol va interaktiv shakllaridan, shu jumladan kompyuter simulyatsiyalaridan foydalanishni ta'minlash kerak. Ushbu shakllarda o'tkaziladigan mashg'ulotlar dars vaqtining kamida 30 foizini tashkil qilishi kerak.
Talabalarni to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita intensiv mashg'ulotlarga kiritish nuqtai nazaridan darslarni o'tkazishning faol va interaktiv shakllarini talqin qilish ta'limdagi o'zaro ta'sir, e’tirof etish kerakki, texnologiyalashtirish, innovatsiya, individuallashtirish, differensiallashtirish, integratsiyalashuv tamoyillariga asoslanib, kompyuterda o‘qitish dasturlari ta’lim sub’yektlarining o‘zaro ta’sirini, ularning faoliyati mazmuni va xarakterini tashkil etishda yangi imkoniyatlar ochadi. Xususan, kimyo o‘qitishda bunday yondashuv kimyoviy axborot bilimlarini o‘zlashtirish darajasini va ularni qo‘llash qobiliyatini oshirishga, o‘quvchilarning integrativ va ijodiy fikrlash qobiliyatlarini rivojlantirishga, muammolarni hal qilish bo‘yicha umumlashtirilgan ko‘nikmalarni shakllantirishga yordam beradi. vaziyatlar.
Elektron o'quv qurollarini takomillashtirish umuman o'quv jarayonini modernizatsiya qilishga olib keldi: ma'ruzalar taqdimot rejimida o'tkaziladi, amaliy va seminar mashg'ulotlarini o'tkazishda interaktiv taqdimot usullari qo'llaniladi. o'quv materiali, testlar va imtihonlar mashina boshqaruvi yordamida olinadi.
Kimyoni o'qitishda o'quv jarayonining eng konservativ qismi laboratoriya amaliyoti bo'lib qoladi, uni to'liq elektron o'qitish rejimiga o'tkazishning maqsadga muvofiqligi hali to'liq aniq emas. Biroq, bu erda interaktiv ta'limni amalga oshirish uchun maxsus imkoniyatlar yaratilgan yangi tur o'quv kimyoviy eksperimenti - virtual laboratoriya.
Virtual laboratoriya - bu kompyuterda kimyoviy jarayonni simulyatsiya qilish, uni amalga oshirish shartlari va parametrlarini o'zgartirish imkonini beruvchi kompyuter dasturi. Virtual laboratoriya ishlarini bajarishda talaba real ob'ektlarning tashqi ko'rinishi va funktsiyalarini takrorlaydigan moddalar va asbob-uskunalar komponentlari namunalari bilan ishlaydi.
Bir tomondan, virtual laboratoriyaning ijobiy tomonlari aniq - zamonaviy kompyuter texnologiyalari ba'zi hollarda olingan ma'lumotlarning sifatini yo'qotmasdan kimyoviy jarayonlarning haqiqiy o'tkazilishidan uzoqlashishga imkon beradi. Virtual laboratoriya ishlariga alohida ehtiyoj, birinchi navbatda, sirtqi va masofaviy ta'limda, shuningdek, talabalar o'tkazib yuborilgan darslarni bajarishda, murakkab uskunalar va qimmat yoki kirish qiyin bo'lgan reagentlarning yo'qligida paydo bo'ladi. Bundan tashqari, ba'zi ishlar uchun kompyuterlashtirilgan laboratoriya ustaxonasining imkoniyatlari an'anaviylarga qaraganda kengroqdir. Shunday qilib, talabalar o'quv jarayonida foydalanish taqiqlangan moddalar bilan reaktsiyalarni o'rganish imkoniyatiga ega, vaqt cheklovlari yo'q, talaba sinfdan tashqari ishni bajarishi (yoki unga tayyorgarlik ko'rishi), uni ko'p marta takrorlashi mumkin.
Foyda va aniq ehtiyojga qaramay ta'lim amaliyoti virtual laboratoriyalarda ularning soni va kimyoviy fanlardan interfaol va masofaviy o'qitishda, masalan, fizik kimyoda, xorijiy va mahalliy amaliyotda foydalanish tajribasi unchalik katta emas. Virtual kimyo laboratoriyalari asosan oʻrta umumiy taʼlim uchun yaratilgan (“Virtual kimyoviy laboratoriya ISO 8-11 sinflar uchun”). Haqida o'rta maktab, asosan noorganik, umumiy va organik kimyo uchun noorganik, umumiy va organik kimyo uchun cheklangan miqdordagi virtual kimyoviy laboratoriyalar mavjud, deyarli hamma narsa ingliz tilida, ba'zi hollarda to'liq versiyadan foydalanish uchun ro'yxatdan o'tish va to'lov talab qilinadi: Chemlab, Crocodile Kimyo 605 va unga moslashtirilgan rus maktablari"Yenka" o'quv mahsuloti, Virtual kimyo laboratoriyasi, Dartmut ChemLab - laboratoriya ishlari bo'yicha interaktiv qo'llanma umumiy kimyo, aslida virtual laboratoriya emas), vizualizatsiya va kompyuter simulyatsiyalari toʻplami Kimyoviy eksperiment simulyatsiyasi va Virtlab: Virtual laboratoriya va boshqalar.
Fizik kimyo bo'yicha maxsus virtual laboratoriyalar ta'lim bozorida umuman taqdim etilmaydi. Albatta, universitetlar imkon qadar fizik kimyodan virtual laboratoriya ishlarini, ularning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olgan holda, ko'pincha o'z talabalari bilan ishlash uchun yaratadilar. Masalan, Moskva davlat texnika universitetining IU-6 kafedrasida ishlab chiqilgan “Amaliy kimyo moduli” (MPH) dasturiy mahsuloti. N.E. Bauman. Ga muvofiq o'quv dasturi“Fizikaviy kimyo” fanidan bir qator laboratoriya ishlari, jumladan “Termokimyo”, “Faza muvozanati”, “Yuza hodisalari” mavzulari bo‘yicha olib borilishi ko‘zda tutilgan.
MPH tufayli aralashtirilgan masofaviy ta'lim modelini amalga oshirgan holda real vaqt rejimida (Real Time) ushbu mavzular bo'yicha laboratoriya ishlarini olib borish mumkin bo'ldi. Yana bir misol - virtual laboratoriyalar Kemerovo instituti oziq-ovqat texnologiyasi.
Bunday ishlanmalar darajasi texnik va uslubiy nuqtai nazardan juda xilma-xildir va foydalanish cheklangan. Tor mavzuli axborot ta'lim muhitini mustaqil loyihalash va amalga oshirish juda muhimdir qiyin vazifa maxsus operatsion bazani, dasturchilar, o'qituvchilar va kimyogarlar jamoasini, ko'p vaqt va pulni talab qiladi. Mavjud virtual laboratoriya doirasida ushbu OOP va intizom dasturining xususiyatlariga javob beradigan o'zimizning virtual laboratoriya ishlarini moslashtirish yoki yaratish maqsadga muvofiqroq deb hisoblaymiz. Xususan, biz “The ChemCollective” loyihasining virtual laboratoriyasidan fizik kimyo bo‘yicha o‘z virtual laboratoriya ishimizni yaratishda foydalandik.
IrYdium Chemistry Lab, uning afzalliklari virtual reagentlar va fizik-kimyoviy qurilmalarning qoniqarli to'plami, qisman ruslashtirilgan qulay interfeys, ishlab chiquvchilar tomonidan bepul va bepul foydalanishga ruxsat berilgan vazifalarni ishlab chiqish dasturi.
Biz tomonidan IrYdium Chemistry Lab bazasida yaratilgan va Rossiya Davlat Pedagogika Universitetining fizik kimyo bo'yicha laboratoriya ustaxonasida sinovdan o'tgan. A.I. Gerzen virtual laboratoriyalari simulyatsiyadir eksperimental ish"Termokimyo" mavzusidagi haqiqiy laboratoriya mashg'uloti: "Tuzning erish issiqligini aniqlash", "Suvsiz tuz va suvdan kristall gidrat hosil bo'lishining issiqlik effektini aniqlash", "Tuzning neytrallanish issiqligini aniqlash. kuchli asosga ega kuchli kislota", uni amalga oshirish ish dasturlarida ko'zda tutilgan akademik intizom"Jismoniy kimyo". Har bir ish talabalar va o'qituvchilar uchun uslubiy ko'rsatmalar bilan ta'minlangan turli xil vazifalarni (o'rganilgan moddalar, ularning massasi / hajmi) o'z ichiga oladi. Virtual laboratoriya ishining borishi imkon qadar haqiqiy kimyoviy tajribani o'tkazishga yaqin; Kompyuter dasturidan foydalanib, talaba muayyan vazifaga muvofiq o'zi tomonidan o'ylangan muayyan harakatlarni bajaradi: u reagentlarni tanlaydi, tortadi, hajmlarni o'lchaydi, harorat o'zgarishini qayd qiladi, kuzatuvlar qiladi (virtual tasvirlar shaklida), qayta ishlaydi, umumlashtiradi va tahlil qiladi hisobotda tajribalar natijalari.
Ta'riflangan afzalliklarga qaramay, kompyuter o'qitish texnologiyalari rivojlanishi bilan virtual laboratoriya ishlarini yaratish va seminarlarni laboratoriyalardan kompyuter sinflariga qisman yoki to'liq o'tkazish zarurati masalasi tobora ko'proq muhokama qilinmoqda.
Shu bilan birga, ba'zi mualliflar bunday o'tish zarurligini laboratoriya jihozlarining yuqori narxi bilan izohlashadi, boshqalari - etarli vaqt resurslari yoki unifikatsiya bilan izohlanadi. ta'lim dasturlari Boloniya deklaratsiyasiga muvofiq va hokazo Biroq, virtual laboratoriyaning asosiy kamchiligi talaba va tadqiqot ob'ekti, asboblar va jihozlar o'rtasida bevosita aloqaning yo'qligi hisoblanadi.
Ko'pgina hamkasblarimiz singari, biz kimyo fanining o'rganish ob'ekti - eng mukammal kompyuter modellarining birortasi tomonidan takrorlanmaydigan xususiyatlar va xususiyatlar majmuasiga ega bo'lgan modda deb hisoblaymiz. Virtual laboratoriyalar yaratish va ularni joriy etish muammosiga yondashuv o'rganish jarayoni Haqiqiy ob'ektlar va hodisalar bilan emas, balki faqat ideallashtirilgan modellar bilan ishlash tajribasiga ega bo'lgan "virtual" mutaxassislar armiyasining chiqarilishiga yo'l qo'ymaslik uchun kimyoviy intizomning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olish kerak. ishlab chiqarish shunchalik kattaki, u nafaqat ekologik xavfsizlikni, balki atrofdagi dunyoning mavjudligini ham belgilaydi.
Kimyo tsexida virtual laboratoriya ishlaridan foydalanish tajribasi shuni ko'rsatdiki, virtual va real eksperimentning kombinatsiyasi afzalroq bo'lib, bunda o'rganilayotgan jarayonning kompyuter modeli o'quvchini real ob'ektlar bilan harakatlarga tayyorlashning yordamchi funktsiyasiga ega. Virtual laboratoriya sizga real jarayonni o'rganish metodologiyasini ishlab chiqish, tajriba o'rnatish va o'tkazishda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan xatolarni oldindan ko'rish va tezlashtirish imkonini beradi. matematik ishlov berish va olingan ma'lumotlarni sharhlash, hisobot tuzish. O'qituvchi bor haqiqiy imkoniyat talabalar oldiga tajriba uchun maqbul shart-sharoitlarni aniqlash muammosini qo'yish. Ushbu muammoni hal qilish modelning xususiyatlarini o'rgangandan so'ng, virtual kimyoviy tajriba sharoitida amalga oshirilishi mumkin, bu talabalarga haqiqiy tajribani o'tkazish shartlarini asosli ravishda asoslash imkonini beradi. Bu, ayniqsa, xavfli kimyoviy ob'ektlar (masalan, konsentrlangan kislotalar va ishqorlar, yonuvchan yoki zaharli moddalar) bilan ishlashda to'g'ri keladi, keyin virtual laboratoriyalar birinchi bosqichlarda qo'llanilishi kerak va agar kerak bo'lsa, zarur ko'nikmalarga ega bo'lgandan keyingina foydalanish kerak. haqiqiy ob'ektlar bilan ishlashga o'ting.
Hech shubha yo'qki, biz taklif qilayotgan virtual laboratoriya ishlari va boshqa kompyuter simulyatsiyalari haqiqiy kimyoviy tajriba o'rnini bosa olmaydi va bo'lmasligi kerak, lekin virtual laboratoriyadan foydalanish afzalroq yoki yagona bo'lgan bir qator vaziyatlar mavjud. mumkin bo'lgan yo'l o'rganish. Birinchidan, bu masofaviy ta'lim, agar talaba laboratoriyada jismonan bo'lmasa, masalan, masofaviy ta'lim yoki kunduzgi o'qish paytida kasallik yoki chet el amaliyoti tufayli. Bundan tashqari, o'tkazib yuborilgan darslarni tugatish, haqiqiy laboratoriya ishlarini bajarishdan oldin tayyorgarlik / mashg'ulotlar zarurati va boshqalar mavjud. Darslarni o'tkazishning interfaol shakllari bilan virtual laboratoriya ishlari fizik-kimyoviy jarayonni vizual va ishonchli kompyuter simulyatsiyasiga imkon beradi, tizimning tashqi ta'sirlarga, shu jumladan samarali ta'lim o'zaro ta'sirida sinfdagi talabalarning maksimal soniga ta'sirini keltirib chiqaradi va kuzatadi.
Shunday qilib, bizning nuqtai nazarimizdan, kimyo darslarining faol va interaktiv shakllari zamonaviy asbob-uskunalar bo'yicha haqiqiy tajribalarni ham, kimyoviy jarayonlarni optimal, ilmiy asoslangan nisbatda o'rganish bo'yicha virtual laboratoriya ishlarini ham o'z ichiga olishi kerak, bu esa kimyoviy jarayonlarning tuzilishi va metodologiyasini dinamik ravishda rivojlantiradi. kimyoni o‘qitish.fan, texnika va bilishning eng zamonaviy yutuqlari asosida. hamkorlik o'rganish hujum virtual