Педагогические науки/5.Современные методы преподавания

К.х.н., Телеш А.Д., к.т.н., Блохина В.Б., к.п.н., Борисова А.А.

Таганрогский политехнический институт – филиал ДГТУ

К вопросу о роли и месте виртуального химического эксперимента в образовательном процессе

В настоящее время получила распространение концепция непрерывного образования, основанная, в частности, на связке «среднее специальное учебное заведение (техникум, колледж)» – «высшее учебное заведение». Это позволило акцентировать внимание на дисциплинах профессионального цикла, достичь по ним более высокого уровня подготовки. Однако при этом уровень остаточных знаний по дисциплинам естественнонаучного цикла у студентов 1-го курса вуза весьма низок, что связано с временным разрывом (3-4 года) при изучении дисциплин данного цикла в колледже и вузе. Вследствие тенденции сокращения объёма аудиторных занятий количество учебных часов по дисциплинам цикла ЕН неуклонно снижается. В тоже время, все актуальней становится принцип учета индивидуальных особенностей как аудитории слушателей в целом, так и каждого студента. Поэтому задача формирования требуемых компетенций весьма актуальна.

Одним из направлений интенсификации учебного процесса считается организация виртуального практикума по естественным дисциплинам, в том числе по химии [1-3].

Можно выделить три направления организации виртуального практикума:

- локальные виртуальные лаборатории – программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты на ПК;

- видео эксперимент – видеофильмы с подробной демонстрацией проведения опытов в реальном времени. При этом возможна фиксация наблюдателем некоторых количественных параметров, например, температуры, давления, времени и т.д.;

- лаборатории с удаленным доступом – реальные лабораторные установки с программно-аппаратным обеспечением для дистанционного управления ими и средства коммуникации, позволяющие получить результаты эксперимента в цифровой форме, например, через сеть Internet.

В настоящий момент достаточно широко в образовательной деятельности используются только первые два типа виртуального практикума.

Анализ опыта работы преподавателей общеобразовательных школ и вузов позволил выделить следующие положительные стороны такой организации лабораторной деятельности обучающихся:

- относительная дешевизна виртуального практикума по сравнению с затратами на организацию и обеспечение реальной учебной лаборатории;

- универсальность оборудования – одни и те же компьютеры можно использовать для проведения работ по разным дисциплинам;

- моделирование реакций и физико-химических процессов, проведение которых в учебной лаборатории невозможно или затруднено;

- безопасность;

- экономия времени и ресурсов;

- возможность использования в дистанционном обучении;

- широкое распространение информационных технологий в повседневной жизни, что облегчает освоение виртуального практикума обучающимися.

Об опыте применения виртуального химического практикума в вузах сведений относительно немного [3]. Для нас практически важно было оценить и проанализировать возможность широкого применения виртуального практикума в вузе машиностроительного профиля. Практика показывает, что есть чёткие и мощные тенденции, направленные на постепенное вытеснение реального практикума и его замене на виртуальный химический эксперимент.

Однако при этом возникает ряд серьезных аргументов, ставящих под сомнение целесообразность широкого внедрения виртуального практикума в программу вузовской подготовки. В частности:

- существующие пакеты программ для проведения виртуальных работ по химии, адаптированы под нужды общеобразовательной школы – программы созданы с учетом возрастных особенностей обучающихся и поэтому в значительной степени носят игровой характер с упором на качественное, а не количественное наблюдение и оценку получаемых результатов. Поэтому некоторые вузы вынуждены самостоятельно разрабатывать виртуальные лаборатории под свои потребности, затрачивая значительные ресурсы [3,4];

- в большинстве виртуальных лабораторий проводимые эксперименты слишком схематичны – наблюдаемые эффекты мало похожи на то, что можно наблюдать на практике. На наш взгляд наиболее близка к реальности виртуальная химическая лаборатория Chemist v.3.0.1. Однако для использования в образовательных учреждениях она малопригодна, т.к. создана под ОС Android 2.2 для мобильных устройств. К тому же не существует русифицированной версии программы;

- в большинстве виртуальных лабораторий количество возможных реакций сильно ограничено, а те которые предусмотрены, как правило, не требуют сложного оборудования или малодоступных реактивов. Поэтому их вполне можно провести в реальном эксперименте, что, безусловно, предпочтительней;

- техника работы с виртуальной посудой, реактивами, приборами принципиально отличается от работы с реальным оборудованием – «перетаскивание» виртуальных объектов с помощью «мыши» не отражает и в принципе не может заменить работы руками с реальной посудой, реактивами.

Названные проблемы сильно снижают ценность виртуального практикума. Полагаем, что ему можно отвести лишь, вспомогательную роль, например, при предварительном ознакомлении с порядком выполнения лабораторного эксперимента, при повторении пройденного материала, при домашней самоподготовке – когда выполнить реальный опыт невозможно.

Чрезмерное увлечение подобными технологиями скорее приносят вред, чем пользу, т.к. они не формируют реальные навыки эксперимента, умение работать с химической посудой, реактивами, создают иллюзию знакомства с лабораторным практикумом, препятствуют глубокому пониманию сущности протекающих реакций.

Тем не менее, объективные тенденции, обусловленные стремлением к снижению затрат, сокращению аудиторных часов, «оптимизации» учебного процесса заставляют искать и другие формы проведения лабораторных занятий. На наш взгляд, большую помощь в этом могут оказать видео опыты. Очевидно, что здесь обучающиеся также напрямую не соприкасаются с лабораторным оборудованием. Однако они наблюдают реальные приёмы выполнения опыта, протекающие эффекты. При правильной организации, подготовке и съёмке таких экспериментальных работ возможно проведение количественных наблюдений (снятие показаний температуры, фиксация продолжительности протекания реакций и т.д.) с последующей их обработкой – проведением количественных расчётов, построением графиков, оценкой погрешности измерений. Подобный прием особенно оправдан там, где много времени занимают подготовительные операции, например, при изучении кинетики химических реакций.

Литература:

1. Морозов М.Н., Цвирко В.Э. Электронные образовательные ресурсы нового поколения по химии. – Образовательные технологии и общество, вып. № 1, т. 12, 2009, с. 298-309.

2. Князева Е. М. Лабораторные работы нового поколения – Фундаментальные исследования, 2012. ч. 3, № 6, с. 587-590.

3. Алексеев В.В., Гавронская Ю.Ю. Виртуальные лабораторные работы в интерактивном обучении физической химии. – Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена, 2014, вып. № 168, с. 79-84.

4. Оксенчук В. В., Бабинцева Е. И., Декунова Н. А., Гавронская Ю. Ю. Создание виртуальных лабораторных работ по химии – Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве: Сб. научных статей. СПб.: Лема, 2014, с. 236-241.