Розробка електронних посібників для викладання хімічних дисциплін в умовах кредитно-модульної системи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗВIТ

ПРО НАУКОВО-ДОСЛIДНУ РОБОТУ

Розробка електронних посібників для викладання хімічних дисциплін в умовах кредитно-модульної системи

2014

РЕФЕРАТ

Звіт про НДР: 54 с., 1 табл., 6 додатків, 28 джерел.

Об'єкт дослідження - процес навчання хімічним дисциплінам студентів.

Мета роботи - визначення науково-обгрунтованих методичних засад використання електронних посібників у навчальному процесі з хімії студентів в умовах кредитно-модудьної системи.

Методи дослідження - аналіз літератури і нормативних документів, вивчення практики викладання навчальних дисциплін в умовах кредитно-модульної системи, вивчення практики використання електронних засобів навчання у навчальному процесі, педагогічний експеримент.

Навчання в умовах кредитно-модульної системи зумовлює необхідність вдосконалення методичного забезпечення. Розроблено різні види навчальних електронних посібників, а саме: посібник «Самостійна робота студентів при вивченні хімії», електронний словник «Хімічні терміни, поняття та закони», комплект мультимедійних презентацій до лекційних курсів з хімічних дисциплін, віртуальні лабораторні роботи, дистанційний курс з хімії.

Теоретично обґрунтовано доцільність використання різних видів електронних посібників у навчальному процесі з хімічних дисциплін студентів в умовах кредитно-модульної системи.

Результати НДР впроваджено у процес навчання хімічним дисциплінам студентів за спеціальностями «Прикладне матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа» в СумДУ.

Прогнозовані припущення щодо розвитку об'єкту дослідження - створення навчально-методичного комплекту електронних засобів навчального призначення з хімічних дисциплін шляхом вдосконалення наявних видів та розробки нових, зокрема тренажерів тощо.

ЕЛЕКТРОННИЙ ПОСІБНИК, ЕЛЕКТРОННЕ ВИДАННЯ, МУЛЬТИМЕДІЙНІ ПРЕЗЕНТАЦІЇ, ВІРТУАЛЬНИЙ ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ, ДИСТАНЦІЙНИЙ КУРС.

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Огляд дидактичних умов використання електронних посібників у навчанні хімічним дисциплінам студентів

1.1 Кредитно-модульна система організації навчального процесу

1.2 Особливості хімічних дисциплін

2. Методика використання у навчальному процесі електронних посібників в умовах кредитно-модульної системи навчання

2.1 Сучасні підходи до класифікації та визначення електронних засобів навчання

2.2 Використання різних видів електронних посібників при вивченні хімічних дисциплін

2.2.1 Електронні видання

2.2.2 Мультимедійні презентації

2.2.3 Віртуальні лабораторні роботи

2.2.4 Дистанційний курс

2.3 Ефективність впровадження різних видів електронних посібників при вивченні хімічних дисциплін в умовах кредитно-модульної системи навчання

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ДОДАТКИ

ВСТУП

Сучасна всесвітня тенденція зрощування освітянських та інформаційних технологій є основою для формування принципово нових інтегрованих методів і форм освітянських послуг. В умовах інтенсивного проникнення інформаційних комунікаційних технологій в систему освіти і накопичення навчальних ресурсів у мережі Інтернет набуває особливої актуальності необхідність якісно нової організації як навчального процесу, так і керування освітою, передачі систематизованих знань, навичок і вмінь, створення нових методів і технологій навчання.

Поступове становлення нової освітньої концепції, орієнтованої на приєднання до всесвітнього інформаційного простору, вносить суттєві корективи у зміст технологій навчання, які повинні бути адекватними сучасним технічним можливостям. Тому комп'ютерні технології недопустимо розглядати як додаткову прикрасу навчального процесу - навпаки, вони стають невід'ємною високоефективною частиною навчального процесу [1,2]. електронний навчання хімічна дисципліна

Дослід інтеграції сучасних інформаційних технологій доводить [3,4], що організація професійно-орієнтованого середовища повинна здійснюватися відповідно до певних принципів, головнішим з яких можна вважати насиченість навчального простору необхідними базами даних і методичними розробками, навчальними і контролюючими програмами, мультимедійними засобами і матеріалами, що моделюють елементи професійної діяльності майбутнього спеціаліста. З іншого боку, інформатизація та комп'ютерізація освіти відіграють найважливішу роль при реалізації нової освітньої парадигми, у межах якої зростає питома вага особисто-орієнтованого навчання і активізація пізнавальної діяльності, що підвищує рівень самостійності і забезпечує появу навичок у засвоєнні нових технологій за рахунок індивідуального вибору шляхів оптимального вирішування тих чи інших задач. На думку багатьох дослідників [5,6] сучасні інформаційні технології є засобом розвитку таких якостей особистості, як системно-наукове, конструктивно-образне і алгоритмічне мислення, яке сприяє варіативності розумових процесів, розвитку уяви, інтуїції, формуванню інформаційно-комунікативної культури.

Використання інформаційних технологій потребує втілення у навчальний процес різних видів електронно-освітніх ресурсів [7], в тому числі електронних посібників. Враховуючи специфіку змісту хімічних дисциплін, що вивчають першокурсники нехімічних спеціальностей, особливості кредитно-модульної системи організації навчального процесу (КМСОНП), необхідність запровадження у процес вивчення хімічних дисциплін електронних засобів навчання, ми поставили за мету розробити різні види електронних посібників для методичного забезпечення вивчення хімічних дисциплін за спеціальностями «Прикладне матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа».

Актуальність педагогічного дослідження зумовлена необхідністю вирішення суперечностей між:

- нагальними практичними завданнями КМСОНП і недостатнім методичним її забезпеченням, зокрема з хімічних дисциплін;

- традиційними підходами щодо організації навчання у вітчизняних ВНЗ та необхідністю запровадження новітніх форм організації навчального процесу, форм проведення навчальних занять, методів, засобів навчання;

- необхідністю створення умов для самостійної роботи студентів і недостатньою розробленістю методичного забезпечення для такої роботи;

- необхідністю використання у навчальному процесі, зокрема з хімічних дисциплін сучасних засобів навчання, і недостатньою розробленістю таких засобів.

Необхідність розв'язання виявлених суперечностей зумовила вибір теми НДР: «Розробка електронних посібників для викладання хімічних дисциплін в умовах кредитно-модульної системи». Дослідження проводилося у відповідності до сучасних наукових психолого-педагогічних і методичних досліджень у галузі професійного навчання; набутого вітчизняного, зарубіжного, а також особистого викладацького досвіду роботи, планів науково-дослідної роботи кафедри загальної хімії СумДУ.

1. ОГЛЯД ДИДАКТИЧНИХ УМОВ ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕКТРОННИХ ПОСІБНИКІВ У НАВЧАННІ ХІМІЧНИМ ДИСЦИПЛІНАМ СТУДЕНТІВ

На самому початку створення методичного комплексу необхідно було з'ясувати основні дидактичні умови, які створюються під час вивчення хімічних дисциплін у ВНЗ. Вважаємо, що для нашого дослідження доцільно серед низки дидактичних умов виокремити такі як: кредитно-модульна система організації навчального процесу; особливості хімічних дисциплін.

1.1 Кредитно-модульна система організації навчального процесу

Кредитно-модульна система організації навчального процесу (КМСОНП) - це модель організації навчального процесу, яка ґрунтується на поєднанні модульних технологій навчання та залікових освітніх одиниць (залікових кредитів).

Заліковий кредит - це одиниця виміру навчального навантаження, необхідного для засвоєння змістових модулів або блоку змістових модулів.

Модуль - це задокументована завершена частина освітньо-професійної програми (навчальної дисципліни, практики, державної атестації), що реалізується відповідними формами навчального процесу.

Змістовий модуль - це система навчальних елементів, що поєднана за ознакою відповідності певному навчальному об'єктові.

Метою впровадження КМСОНП є підвищення якості вищої освіти фахівців і забезпечення на цій основі конкурентоспроможності випускників та престижу української вищої освіти у світовому освітньому просторі.

Основними завданнями КМСОНП є: адаптація ідей ECTS до системи вищої освіти України для забезпечення мобільності студентів у процесі навчання та гнучкості підготовки фахівців, враховуючи швидкозмінні вимоги національного та міжнародного ринків праці; забезпечення можливості навчання студентові за індивідуальною варіативною частиною освітньо-професійної програми, що сформована за вимогами замовників та побажаннями студента і сприяє його саморозвитку і відповідно підготовці до життя у вільному демократичному суспільстві; стимулювання учасників навчального процесу з метою досягнення високої якості вищої освіти; унормування порядку надання можливості студенту отримання професійних кваліфікацій відповідно до ринку праці.

Для впровадження КМСОНП слід дотримуватися таких принципів:

- порівняльної трудомісткості кредитів;

- кредитності;

- модульності;

- методичного консультування;

- організаційної динамічності;

- гнучкості та партнерства;

- пріоритетності змістової й організаційної самостійності та зворотного

- зв'язку;

- науковості та прогностичності;

- технологічності та інноваційності;

- усвідомленої перспективи;

- діагностичності.

Розглянемо детальніше принципи, які є найважливішими для нашого педагогічного дослідження.

Принцип модульності визначає підхід до організації оволодіння студентом змістовими модулями і проявляється через специфічну для модульного навчання організацію методів і прийомів навчально-виховних заходів, основним змістом яких є активна самостійно-творча пізнавальна діяльність студента.

«Модульне навчання - інтеграція різних видів та форм навчання (оглядово-настановчі лекції, лабораторно-практичні заняття, самостійна навчальна робота студентів), узгоджених у часі та впорядкованих в єдиний комплекс» [8]. При модульній організації навчання використовують принципи поділу навчального матеріалу на відносно самостійні частини - навчальні модулі; систему самостійних робіт, принцип поетапного і автономного оцінювання успіхів студентів, зростання суми набраних балів.

Принцип методичного консультування полягає в науковому та інформаційно-методичному забезпеченні діяльності учасників освітнього процесу. *

Принцип гнучкості та партнерства полягає в побудові системи освіти так, щоб зміст навчання й шляхи досягнення цілей освіти та професійної підготовки відповідали індивідуальним потребам і можливостям студента.

Принцип пріоритетності змістової й організаційної самостійності та зворотного зв'язку полягає у створенні умов організації навчання, що вимірюється та оцінюється результатами самостійної пізнавальної діяльності студентів.

Принцип науковості та прогностичності полягає у побудові (встановленні) стійких зв'язків змісту освіти з науковими дослідженнями.

Принцип технологічності та інноваційності полягає у використанні ефективних педагогічних й інформаційних технологій, що сприяє якісній підготовці фахівців з вищою освітою та входженню в єдиний інформаційний та освітній простір.

Принцип усвідомленої перспективи полягає в забезпеченні умов для глибокого розуміння студентом цілей освіти та професійної підготовки, а також можливості їх успішного досягнення.

Принцип діагностичності полягає в забезпеченні можливості оцінювання рівня досягнення та ефективності, сформульованих і реалізованих в системі, цілей освіти та професійної підготовки.

В умовах КМСОНП організаційними формами навчання є: лекційні, практичні, семінарські, лабораторні та індивідуальні заняття, всі види практик

та консультацій, виконання самостійних завдань студентів та інші форми і види навчальної та науково-дослідницької діяльності студентів.

Організаційно-методичне забезпечення КМСОНП передбачає використання всіх документів, регламентованих чинною нормативною базою щодо вищої освіти, адаптованих і доповнених з урахуванням особливостей цієї системи [9].

Серед проблем, визначених О Діковою-Фаворською та Г. Московською, що супроводжують впровадження КМСОНП, вкажемо на такі:

- ускладнення діяльності з розроблення курсів у зв'язку із швидким розвитком технологічної основи навчання;

- необхідність спеціальних навичок і прийомів у викладачів ВНЗ для розроблення навчальних курсів;

- посилення вимог до якості навчальних матеріалів у зв'язку з відкритістю доступу до них, посилення контролю за їх якістю;

- посилення функції підтримки студента, допомога йому в організації індивідуального навчального процесу;

- обв'язкова наявність зворотного зв'язку викладача з кожним студентом, що навчається за КМСОНП [10].

Порівняння КМСОНП з традиційною системою викладання хімії дозволило визначити її характерні особливості, які зумовлюють необхідність удосконалення або розробки нового методичного забезпечення. До таких особливостей відносяться:

- раціональний поділ начальної дисципліни на модулі і перевірка якості засвоєння теоретичного і практичного матеріалу кожного модуля;

- перевірка якості підготовки студентів до кожного лабораторного, практичного чи семінарського заняття;

- стимулювання самостійної роботи студентів протягом усього семестру і підвищення якості їх знань; виявлення та розвиток творчих здібностей студентів [11].

Зазначається також, що в «умовах КМСОНП на відміну від традиційної організації навчального процесу, в якому центральною фігурою є викладач, акценти поступово зміщуються на діяльність студента. Це, у свою чергу, спонукає студентів більш самостійно контролювати результати своєї роботи» [12].

Також зауважимо, що в умовах КМСОНП особливого значення набуває самостійна навчальна робота студентів, яка вимагає організації, проведення і контролю за нею на новому якісному рівні. В рекомендаціях Міністерства освіти і науки України щодо впровадження кредитно-модульної системи навчання вказується на те , що «особливу увагу слід приділити методичному забезпеченню організації самостійної роботи і виконанню індивідуальних завдань студента» [13, 14].

1.2 Особливості хімічних дисциплін

В роботі ми розглядаємо методичне забезпечення викладання хімічних дисциплін у студентів, що навчаються за спеціальностями «Прикладне матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа». Хімічні дисципліни є загальнотеоретичними, їх роль у системі вищої освіти визначається вагомістю тих професійних завдань, які покладають на майбутніх фахівців.

Метою викладання хімічних дисциплін є:

формування у студентів системи знань про речовину і хімічну реакцію в світлі уявлень про періодичне змінювання властивостей хімічних елементів та їх сполук , будову речовини, направленість хімічних процесів, швидкість хімічної реакції;

формування у студентів наукового світогляду на основі засвоєння поглиблених і розширених знань про закони і теорії хімії, найважливіші поняття і факти, узагальнення світоглядного характеру;

розвиток інтелектуальних умінь, творчого мислення;

забезпечення фундаменту для вивчення студентами дисциплін на наступних ступенях освіти (наприклад, для спеціальності «Прикладне матеріалознавство» дисциплін «Фізична хімія», «Фізика конденсованого стану матеріалів», «Корозія та захист матеріалів і виробів» та ін.).

Завдання викладання хімічних дисциплін полягають у:

- забезпеченні засвоєння студентами провідних теорій, законів, понять, фактів про склад, будову, властивості речовин і закономірності перебігу хімічних реакцій;

- формуванні вмінь проводити хімічні розрахунки;

- формуванню спеціальних навичок поведінки з речовинами, планування і проведення хімічного експерименту з дотриманням правил техніки безпеки.

Студенти повинні розуміти, що знання основних хімічних законів, володіння технікою хімічних розрахунків створює умови для отримання потрібного результату в різних сферах інженерної, медичної, наукової діяльності тощо.

Курс хімії пов'язаний з багатьма дисциплінами, що вивчаються студентами зі спеціальності. Базовими дисциплінами для нього є шкільні курси хімії, математики і фізики; та, в залежності від спеціальності, за якою навчаються студенти, - курси математики, фізики у ВНЗ. З іншого боку, хімічні дисципліни є теоретичною основою для інших навчальних дисциплін. Зокрема, «Хімія» є теоретичною основою науки про зв'язок складу, будови і властивостей матеріалів - матеріалознавства, її вивчення забезпечує можливість подальшого опанування студентами таких дисциплін як: «Фізична хімія», «Фізика конденсованого стану матеріалів», «Кристалографія, кристалохімія, мінералогія», «Основи екології», «Корозія та захист матеріалів і виробів», «Медична хімія» - теоретичною основою для «Біорганічної та біологічної хімії», «Фармакології» тощо.

Вважаємо, що зміст хімічних дисциплін, які вивчають першокурсники нехімічних спеціальностей, має такі особливості: перевага теоретичних узагальнень за способом розумової діяльності та дедуктивних за способом їх формування; зосередженість значної частини теоретичних узагальнень у першій частині курсу; конкретизація теоретичних узагальнень, набутих на початку вивчення курсу, при подальшому вивченні дисципліни; значна кількість внутрішньопредметних (як між різними розділами курсу так і зі шкільним курсом хімії) та міжпредметних (з математикою, фізикою, біологією тощо) зв'язків; значна кількість абстрактних понять;перевага дедуктивних способів опанування навчальної інформації.

Таким чином, при розробці методичного забезпечення, зокрема електронних засобів навчального призначення, постає завдання врахування специфіки хімічних дисциплін. Ці завдання можна вирішити шляхом введення у електронні посібники алгоритмів, прикладів розв'язку типових завдань і показу можливого способу розмірковування при виконанні завдань, збільшення кількості та видів наочності, збільшення кількості та видів завдань для оперативного самоконтролю у тестовій формі тощо.

2. МЕТОДИКА ВИКОРИСТАННЯ У НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ ЕЛЕКТРОННИХ ПОСІБНИКІВ В УМОВАХ КРЕДИТНО-МОДУЛЬНОЇ СИСТЕМИ НАВЧАННЯ

2.1 Сучасні підходи до класифікації та визначення електронних засобів навчання

Інформаційні технології реалізуються за допомогою численних спеціальних засобів - електронних засобів навчального призначення. Існують різноманітні підходи до класифікації засобів начального призначення.

Електронний навчальний посібник - програмно-методичний навчальний комплекс, що відповідає типовій навчальній програмі й дає змогу студенту самостійно або за допомогою викладача опанувати навчальний курс або його розділ.

Електронний навчальний посібник може бути призначений для самостійного вивчення навчального матеріалу з певної дисципліни або підтримки лекційного курсу з метою його поглибленого вивчення. Впровадження у структуру електронного посібника елементів мультимедіа дозволяє здійснити одночасну передачу різних видів інформації, що полягає у поєднанні тексту, звуку, графіки, анімації й відео. Засоби наочної демонстрації дозволяє покращити сприйняття нового матеріалу, залучити до процесу запам'ятовування не тільки слухові, але й зорові центри.

Зміст електронних посібників навчального призначення повинен бути адекватним сучасним технологіям навчання, враховувати доцільність активного використання комп'ютерної техніки в навчальному процесі. Навчальний матеріал повинен бути структурований таким чином, щоб сформувати у студента власний тезаурус навчально-предметних знань, розвивати навички володіння професійними прийомами, методами та способами їх застосування.

Для класифікації електронних посібників використовують загальноприйняті способи класифікації як навчальних, так й електронних посібників.

Електронні посібники навчального призначення необхідно розрізняти:

§ за функціональними ознаками, що визначають значення і місце посібника у навчальному процесі;

§ за структурою;

§ за організацією тексту;

§ за характером наданої інформації;

§ за формою викладу;

§ за цільовим призначенням;

§ за наявністю друкованого еквіваленту;

§ за природою основної інформації;

§ за технологією розповсюдження;

§ за характером взаємодії користувача й електронного посібника [15].

За функціональними ознаками, що визначають значення і місце посібника у навчальному процесі виділяють: програмно-методичні (навчальні плани та навчальні програми); навчально-методичні (методичні рекомендації,що містять матеріали з методики викладання навчальної дисципліни, вивчення курсу, виконанню курсових та дипломних робіт); навчальні (підручники, навчальні посібники, тексти лекцій, конспекти лекцій); допоміжні (практикуми, збірники задач та вправ); контролюючі (програми тестуванні, бази даних), контролюючі (бази даних, програми для тестування) [16]

За структурою електронні видання поділяють на такі: однотомне електронне видання - видання, видане на одному носії; багатотомне електронне видання - електронне видання, що складається з декількох частин, кожна з яких видана на ; окремому носії, електронна серія - серійне електронне видання, яке включає сукупність томів, об'єднаних спільною ідеєю, тематикою, цільовим призначенням, виконаним в однотипному оформленні.

За організацією тексту виділяють моновидання та збірники. У вигляді моновидання можуть виходити підручник, навчальний посібник, курс, конспект лекцій, а у вигляді збірників - практикум Також переважно у вигляді моно видань випускають навчальні програми, методичні рекомендації, завдання для практичних робіт.

За характером наданої інформації виділяють: навчальний план, навчальну програму, методичні рекомендації, методичні керівництва, програми практик, завдання для практичних занять, підручник, навчальний посібник, конспект лекцій, курс лекцій, практикум, тощо.

За формою викладу матеріалу виділяють: конвекційні навчальні видання, які реалізують інформаційну функцію навчання; програмовані навчальні видання; проблемні навчальні видання, які ґрунтуються на теорії проблемного навчання й цілеспрямовано на розвиток логічного мислення; комбіновані, або універсальні навчальні видання, які містять окремі елементи перелічених моделей.

За цільовим призначенням виділяють: для школярів; для бакалаврів; для дипломованих спеціалістів; для магістрів; для дорослих. Різниця за цільовим призначенням зумовлена різними дидактичними задачами, що вирішуються під час підготовки спеціалістів різного рівня.

За наявністю друкованого еквіваленту виділяють: електронний аналог друкованого навчального видання - електронний засіб навчального призначення, який в основному відтворює відповідне друковане видання (розміщення тексту на сторінках, ілюстрації, посилання тощо); самостійний електронний посібник навчального призначення - електронне видання, яке не має друкованих аналогів.

За природою основної інформації виділяють: текстовий (символьний) електронний посібник, який містить переважно текстову інформацію, представлену у формі, яка дозволяє здійснювати по символьну обробку; зображувальний електронний посібник, який містить переважно електронні зразки об'єктів; звуковий електронний посібник, який дає змогу прослуховувати інформацію, але не призначений для друкованого відтворення; програмний - самостійний продукт, який являє публікацію тексту програми або програми на мові програмування або у вигляді коду; мультимедійне електронне видання, у якому інформація різної природи присутня рівноправно та взаємопов'язано для вирішення певних задач, причому цей зв'язок зумовлений відповідними програмними засобами [17].

За технологією розповсюдження виділяють: локальний електронний засіб навчального призначення, призначений для локального використання і випускає мий у вигляді певної кількості копій на переносних носіях; сітьовий електронний засіб - електронне видання, яке є доступним потенційно необмеженому колу користувачів через телекомунікаційні сіті; електронний засіб комбінованого розповсюдження - електронне видання, яке може бути використане як в якості локального, так і сітьового.

За характером взаємодії користувача та електронного видання виділяють: детерміноване електронне видання - електронне видання, параметри, зміст та спосіб взаємодії з яким визначені видавцем й не можуть бути змінені користувачем; недетерміноване електронне видання - електронне видання, параметри, зміст та спосіб взаємодії з яким визначені прямо або опосередковано встановлюються користувачем.

Таким чином, усі наведені принципи класифікації дають змогу врахувати окремі характеристики електронних посібників навчального призначення.

Детальніше розглянемо визначення деяких електронних засобів навчального призначення.

Електронний аналог друкарського видання - електронне видання ( подане у форматі pdf, doc/ jpeg та ін.), в якому, в основному відтворено відповідне друковане видання.

Електронні демонстраційні матеріали - електронні матеріали (презентації, схеми, відео- й аудиозаписи та ін.), призначені для супроводу навчального процесу.

Електронний довідник - електронний ресурс, що містить короткі відомості наукового, виробничого або прикладного, розташовані в певному порядку (алфавітному, систематичному, хронологічному тощо)), в якому передбачено управління пошуком відомостей.

Електронний посібник - електронне видання, що містить систематизовані відомості наукового, методичного або прикладного характеру, викладені у формі, зручній для вивчення і викладання, що є допоміжним ресурсом у засвоєнні навчального матеріалу (науково-популярний посібник, методичний посібник, навчальний посібник тощо). В електронному посібнику можуть використовуватись гіпертекстові технології, мультимедійні компоненти, об'єднані єдиним програмним середовищем.

Електронний підручник - основне самостійне електронне учбове видання, що містить систематичний виклад учбової дисципліни, розділу, окремої дидактичної одиниці, що відповідає державному освітньому стандарту, робочій програмі дисципліни, авторській програмі що дає можливість в діалоговому режимі, самостійно або спільно з викладачем, освоїти матеріал, що вивчається, за допомогою комп'ютера. Електронний підручник створюється із застосуванням гіпертекстової технології, мультимедійних компонентів, об'єднаний єдиним програмним середовищем.

Електронний навчально-методичний комплекс - це комплекс компонентів освітнього спрямування, який підтримує проведення більшості видів занять і включає:анотацію; навчальну програму дисципліни (курсу, предмету); багаторівневий навчальний електронний посібник для учнів/студентів у формі керованої користувачем комп'ютерної програми (програм), Веб-документу; додаткові інформаційно-довідкові і/або методичні матеріали; діагностичні матеріали (тести, практичні й творчі завдання, критерії виконання завдань); завдання для самостійної роботи учнів; наочні матеріали; глосарій; список літератури, Інтернет-ресурси; методичні рекомендації для вчителів щодо використання комплексу в навчально-виховному процесі;

Електронні методичні матеріали - це видання, що містять матеріали щодо методики: викладання і вивчення навчальної дисципліни (навчального предмету, розділу, модуля, частини); виконання практичних і лабораторних робіт; виконання завдань; розв'язування задач, виконання курсових і дипломних робіт; проведення науково-дослідних робіт; організації і проведенню ділових ігор тощо [7].

Дистанційний курс - це комплекс навчально-методичних матеріалів та освітніх послуг, створених у віртуальному навчальному середовищі для організації дистанційного навчання на основі інформаційних і комунікаційних технологій. Основними елементами дистанційного курсу є: система навчально-методичних матеріалів та система освітніх послуг, які поділяються за формою і за змістом [7].

2.2 Характеристика різних видів електронних посібників при вивченні хімічних дисциплін

2.2.1 Електронні видання

У своєму дослідженні відносимо електронні видання до електронних посібників, оскільки, на нашу думку,в процесі розробки і втілення у навчальний процес електронних засобів навчання, їх можна розглядати як проміжну ланку між традиційним друкованим виданням та електронним засобом навчання. Електронні видання ,на відміну від традиційних друкованих мають певні переваги, а саме: для роботи з ними можна використовувати електронні пристрої для зберігання та перегляду і розповсюдження інформації; розробник при створенні електронного видання має змогу використати значно більший обсяг навчальної інформації, ніж у друкованому виданні; розробник має більше можливостей для графічного виділення різних блоків інформації (основної та додаткової, необхідної для вивчення, детального опрацювання, ознайомлення тощо) в електронному виданні з'являються кращі можливості для втілення і відтворення у електронному вигляді різних засобів наочності (малюнків, схем, фотографій); користувач електронного видання може робити певну змістовну добірку під час вивчення тієї чи іншої теми в залежності від поставленої мети, що дозволяє йому більш ефективно використовувати навчальний час.

Отже, нами було створено електронне видання «Самостійна робота студентів при вивченні хімії» [18], призначене для студентів факультетів ТеСЕТ та ЕЛІТ, які вивчають навчальну дисципліну «Хімія», окремі розділи посібника також можуть бути використані студентами медичного інституту для опанування певних тем з медичної хімії. Посібник містить 13 розділів, згідно тем, вивчення яких передбачене робочими програмами. Кожний розділ містить план вивчення теми, блок теоретичної інформації, приклади типових задач і вправ, висновки до розділу, завдання для тестового контролю знань.

У процесі організації самостійної роботи студентів ми умовно виділяємо такі етапи: мотиваційно-цільовий, інформаційний, змістовний, методичний, діагностично-контролюючий [19]. Розглянемо як відбувається реалізація інформаційного, змістовного, методичного та діагностично-контролюючого етапів під час використання електронного видання «Самостійна робота студентів при вивченні хімії».

Інформаційний надається у формі детального змісту посібника, який дозволяє легко і швидко орієнтуватися студентові під час опанування навчальної інформації з хімії. Змістовний представлений теоретичними блоками інформації.

Методичний спрямований безпосередньо на навчання студентів виконанню різних видів самостійної роботи. Для самостійного опрацювання теоретичного матеріалу до кожного розділу надається план вивчення. У рубриці «Приклади виконання типових завдань» представлено значну кількість зразків типових задач і тренувальних вправ. Надано алгоритми їх вирішення і шляхи розмірковування над розв'язанням навчальних завдань. Наводимо приклади типових задач до розділу 6 «Енергетика хімічних реакцій».

Приклад 6.1. Визначити кількість теплоти, що поглинається при утворенні 11,2л NO за стандартних умов, якщо тепловий ефект реакції Н⁰_х.р.= +180,8кДж.

Розв'язок. Складаємо термохімічне рівняння реакції

N_2(г) + O_2(г) 2NO_(г),Н⁰ _х.р.= +180,8кДж.

Обчислємо кількість речовини NO: н(NO) =V/V_M = 11,2л / 22,4л/моль = 0,5 моль.

З урахуванням рівняння (6.5), яке зв'язує довільну кількість теплоти з тепловим ефектом реакції, маємо: Q = -H· = -180,0кДж/моль·0,5моль = -45,2кДж.

Приклад 6.2. Обчислити ентальпію конденсації водяної пари. Чи виділяється при цьому теплота?

Розв'язок. Термохімічне рівняння конденсації водяної пари має вигляд:

Н₂О_(г) = Н₂О_(ж),Н⁰₂₉₈ -?

Скористаємося наслідком закону Гесса і довідниковими даними (табл. 6.2):

Н⁰₂₉₈ = Н⁰_f (Н₂О_(ж)) - Н⁰_f (Н₂О_(г)) = -241,8 - (-285,8) = + 44кДж.

У результаті конденсації водяної пари ентальпія зростає (Н⁰₂₉₈>0), тобто система поглинає теплоту, тому процес конденсації є ендотермічним.

Приклад 6.3. Скласти термохімічне рівняння реакції згоряння етанолу, якщо відомо, що при спалюванні 4,6г С₂Н₅ОН виділяється 136,7кДж теплоти.

Розв'язок. Для складання термохімічного рівняння необхідно обчислити тепловий ефект реакції у розрахунку на 1моль С₂Н₅ОН. Знайдемо кількість речовини етанолу:

н(С₂Н₅ОН) = m/M =4,6 / 46 = 0,1моль.

Відповідно до умови задачі кількість теплоти Q =136,7кДж, тоді тепловий ефект реакції H = -Q / = -137 / 0,1 = -1370кДж/моль.

Термохімічне рівняння реакції має вигляд:

С₂Н₅ОН_(ж) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 3Н₂О_(ж);Н⁰ _х.р= -1370кДж.

Діагностично-контролюючий забезпечується введенням рубрики «Тестовий контроль», у якій представлено тесові завдання закритої форми з одним варіантом правильної відповіді, з декількома варіантами правильних відповідей, тестові завдання «на встановлення правильної послідовності», «встановлення відповідності». До кожного тестового завдання наведено правильну відповідь, що дає змогу студентові здійснювати самоконтроль і з'ясовувати рівень своїх знань, скориставшись відповідями (Додаток А). Наявність переліку запитань і прикладів завдань до різних видів контролю дозволяє студентові свідомо самостійно готуватися до них, а у разі необхідності користуватися консультаціями викладача або інших студентів.

Також було розроблене електронне видання, призначене для допомоги іноземним студентам при вивченні хімії - словник основних термінів, понять та законів [20]. Словник складається з двох рівноцінних частин, у яких формулювання основних хімічних термінів, понять та законів наведено англійською мовою та їхній переклад російською (перша частина) та українською (друга частина). Терміни і поняття згруповані за тематичними блоками, зокрема, «Атомно-молекулярне вчення», «Будова атому. Періодичний закон» тощо (Додаток Б). В межах кожного тематичного блоку терміни та поняття подано в алфавітному порядку.

Таким чином, тематичне структурування термінів і понять у посібнику дає змогу студентам використовувати його і в процесі опанування нової інформації і під час її повторення та узагальнення, слугує своєрідним довідником, у якому в стислому вигляді вказано необхідні для успішного опанування навчальної дисципліни хімія терміни , поняття та закони. Словник може бути використаний студентами як з російською та українською, так і англійською мовами навчання, а також студентами, які хочуть поглибити свої знання хімічної термінології різними мовами. Саме формат електронного видання робить словник більш зручним та ефективним у використанні.

2.2.2 Мультимедійні презентації

При розробці мультимедійних презентацій до лекційних курсів з різних хімічних дисциплін нами було враховано вимоги до них, широко висвітлені у науко-методичній літературі та статтях. Так, Т. М. Козак [21] зазначає, що під час підготовки мультимедійної презентації викладач повинен враховувати такі вимоги як: організаційно-педагогічні (визначення мети заняття; забезпечення формування міжпредметних зв'язків і фундаменталізації навчання; побудову детальної структури лекції; визначення етапів, на яких необхідні елементи мультимедія; вибір програмного продукту; створення часової розгортки лекції; підготовка презентації і її апробація); навчально-методичні (чіткий відбір навчального матеріалу з адаптацією до інтелектуальної підготовки студентів і їхніх індивідуальних можливостей; винесення на слайди основних моментів лекції; підбір оптимальної кількості слайдів; продумування переходів між слайдами і висновку; представлення навчального матеріалу з опорою на взаємозв'язок і взаємодію понятійних, образних і дієвих компонентів мислення; відображення системи термінів навчальної дисципліни у вигляді ієрархічної структури високого порядку; надання студенту можливості виконання різноманітних контролюючих тренувальних дій; дотримання системності і структурно-функціональної зв'язку представлення навчального матеріалу; забезпечення повноти і неперервності дидактичного циклу навчання" [22]) та психолого-ергономічні (добір раціонального рівня складності й обсягу навчального матеріалу; структурування інформації на екрані; ілюстративність інтерфейсу; підбір вдалого слайду і розміру шрифту; дотримання правил компонування об'єктів; використання ознак кольоровості й урахування психологічного впливу кольорів на користувача тощо).

На сьогоднішній час нами створено комплект мультимедійних презентацій до усіх хімічних дисциплін, які викладаються кафедрою загальної хімії, зокрема з хімії, медичної хімії, біоорганічної хімії тощо. Зауважимо також, що є подібний комплект і для іноземних студентів, російською та англійською мовами навчання.

Досвід використання мультимедійних презентацій у навчальному процесі складає понад три роки і дозволяє виділити низку рекомендацій щодо методики розробки і використання у навчальному процесі з хімії мультимедійних презентацій.

По-перше, з одного боку мультимедійна презентація повинна відповідати загальновідомим та доведеним вимогам до мультимедійних презентацій, а, з іншого боку вона є так би мовити «штучним, індивідуальним продуктом» викладача (Додатки В, Г), який її розробив, і відображає його підхід до відбору, послідовності викладу, акцентуванні уваги на певних моментах, застосуванні тих або інших візуальних, анімаційних ефектів тощо.

По-друге, мультимедійні презентації є певною мірою, як будь-який електронний посібник, «гнучким продуктом», який можна легко змінити шляхом введення, заміни або вилучення інформації, змінення послідовності її викладу залежно від поставленої мети, характеру студентської аудиторії, рівня їхньої підготовки тощо.

По-третє, на нашу думку, мультимедійні презентації з хімії мають містити доцільний обсяг наочності у вигляді відеофрагметів дослідів або фільмів, у яких розглядається певний хімічний процес [23].

По-четверте, розроблена одним викладачем мультимедійна презентація з певної теми курсу може бути використана ним або іншим викладачем як шаблон для створенні нових презентацій.

По-п'яте, вдало розроблені схеми процесі або хімічної реакції з ефектами анімації, що дозволяють створювати ефект її послідовного складання викладачем разом зі студентською аудиторією, вдало підібраний відеофрагмент, доцільно поширювати між усіма викладачами хімічних дисциплін.

По-шосте, викладачеві - лектору у великих лекційних потоках необхідно забезпечувати доступ своїх колег, що викладають практичні заняття у цьому лекційному потоці до мультимедійних презентацій лекцій.

По-сьоме, доцільно наприкінці кожної презентації створювати блок з 3-5 слайдів для повторення та узагальнення розглянутого під час лекції навчального матеріалу, подібні слайди з метою повторення і встановлення внутрішньопредметних зв'язків також можна використовувати на початку наступної лекції, а комплект узагальнюючих до кожної лекції слайдів підчас узагальнюючої лекції наприкінці курсу.

По-восьме, необхідно переглядати і за необхідності переробляти мультимедійні презентації в процесі підготовки до викладу лекційного курсу кожного навчального року.

По-дев'яте, вважаємо, що недоцільно надавати доступ студентам до мультимедійної презентації до проведення лекції, а вже після цього за індивідуальним проханням, наприклад уразі відсутності під час лекції, такий доступ може бути наданий.

Таким чином, доцільно створювати як банк комплектів презентацій, так і окремих слайдів із вдалими семами, малюнками, таблицями, відеофрагментами тощо.

2.2.3 Віртуальні лабораторні роботи

Також зауважимо, що для студентів, що навчаються за дистанційною формою навчання розроблено віртуальний лабораторний практикум, який може бути використаний і студентами денної форми навчання. Особливості хімічних дисциплін, викладання яких базується не тільки на подачі та ілюстрації нового матеріалу, а й на необхідності застосування хімічного експерименту і наочності, значною мірою сприяє використанню інформаційних технологій - комп'ютерних моделей, що відображають окремі досліди, процеси або установки, тощо.

Останнє стає особливо актуальним, якщо взяти до уваги кілька додаткових міркувань. По-перше, існуюча матеріальна база університетів не завжди відповідає сучасним вимогам. По-друге, комп'ютерні моделі лабораторних робіт дозволяють виконувати такі досліди, проведення яких у реальній студентській лабораторії не представляється доцільним з ряду причин. Цими причинами є: сповільнена демонстрація реакцій, що супроводжуються потужними вибухами; численні досліди з органічної хімії, в результаті яких утворюються фізіологічно шкідливі речовини чи виділяються отруйні гази; постановка громіздкого або дуже тривалого експерименту; проведення досліджень із застосуванням надзвичайно дорогих або рідкісних речовин; використання унікального обладнання; моделювання таких процесів, спостерігати за якими в реальних умовах технічно неможливо (змінення форми і орієнтації атомних орбіталей внаслідок різних типів їх гібридизації).

Вважається, що віртуальні лабораторні роботи дозволяють змістити акценти від ілюстративно-пояснювальних функцій до інструментально-діяльнісної пошукової методики в процесі викладання хімії, а це посилює розвиток критичного мислення і сприяє появі навичок і вмінь практичного застосування отриманих знань [24].

Додаткові привабливі сторони має залучення комп'ютерних засобів і в тому числі віртуальних лабораторних робіт, при роботі з іноземними студентами на підготовчому відділенні. У першу чергу це пов'язано з високою ілюстративністю матеріалу, який опрацьовується, що надзвичайно цінно при обмежених мовних можливостях іноземних студентів, особливо на перших етапах навчання.

В якості ще одного аргументу слід назвати психоемоційні особливості студентів, які належать до різних етнічних груп. Так, для вихідців з Близького Сходу характерні схильність до перебільшень при оцінці спостережень на тлі підвищеної реактивності і - до певної міри - недостатньої стриманості в прояві емоцій. З цієї причини проведення лабораторного практикуму в реальних умовах дуже часто ускладнюється завдяки дещо більш жвавому і безпосередньому відношенню цих студентів до виконання експериментів.

Найважливіша перевага використання віртуальних лабораторних робіт полягає в переході від репродуктивної форми навчального процесу до пошуково-дослідницької діяльності студента. Крім того, впровадження віртуальних лабораторних робіт у навчальний процес має й інші істотні аспекти [25]:

1. Економічний: можливість необмеженого і дешевого тиражування матеріалів на електронних носіях; швидка адресна доставка їх до користувача за допомогою комп'ютерних мереж; продовження термінів служби дефіцитного лабораторного обладнання за рахунок активного використання віртуальних лабораторних робіт; зменшення обсягу закупівель дорогих приладів, посуду та реактивів; зниження витрат, необхідних при його зберіганні; економія часу завдяки швидкій підготовці лабораторної роботи.

2. Дидактичний: створення передумов для зростання інтенсивності навчального процесу, стимуляція дослідницької та творчої діяльності студента; залучення до активної форми навчання шляхом застосування інтерактивних елементів, особливо при постановці тих віртуальних лабораторних робіт, які на практиці нереально здійснити (досліди з отруйними або вибухонебезпечними речовинами); розвиток у студента самостійності, поглиблена попередня підготовка з використанням віртуальних тренажерів; можливість багаторазового повторення окремих операцій або дослідів - до їх повного засвоєння.

3. Організаційний: оптимальна організація робочого часу при виконанні експерименту в зручному темпі з урахуванням індивідуальних здібностей студента або його бажання докладніше розглянути той чи інший епізод; доступність повернення до попереднього етапу у разі необхідності уточнити або згадати окремі елементи; можливість самоперевірки і миттєвий контроль знань за допомогою вбудованих тестів; стимуляція роботи викладача, який розробляє сценарій віртуальної лабораторної роботи, координує її виконання і, як наслідок, відчуває необхідність постійного підвищення професійної кваліфікації відповідно з інноваціями.

Віртуальні лабораторні роботи відповідно до принципів хімічного аналізу прийнято умовно поділяти на певні змістовні типи, які втілюються відповідними типами комп'ютерних моделей: якісна, напівкількісна, кількісна.

1. Якісна модель лабораторної роботи більшою мірою переслідує ілюстративні цілі, оскільки проведені досліди дають наочне підтвердження теоретичних положень і закономірностей. Завдяки використовуваним елементам управління якісна модель лабораторної роботи дає студенту можливість ознайомитись з деякими фізичними властивостями досліджуваних речовин (наприклад, колір речовин, агрегатний стан при різних температурах, кристалічний і аморфний стан твердих речовин), а також з візуальними ознаками хімічних процесів. Як приклад можна привести зміну забарвлення розчину внаслідок протікання хімічної реакції, утворення осаду при змішуванні двох розчинів або, навпаки, розчинення осаду в рідкій фазі, виділення газу, характерне забарвлення полум'я при внесенні до нього окремих сполук і т.д.

Якісна модель повною мірою реалізується в таких розроблених нами віртуальних лабораторних роботах:

· «Окисно-відновні реакції», при виконанні якої студенти знайомляться з: 1) реакціями диспропорціювання на прикладі розкладання натрію сульфіту або взаємодії брому з лугом; 2) реакціями внутрішньомолекулярного процесу при розкладанні амоній дихромату; 3) окиснювальною здатністю калій перманганату при його відновленні в кислому, нейтральному або лужному середовищі;

· « Хімічна рівновага » - у цій лабораторній роботі розглядається зсув хімічної рівноваги в залежності від концентрації речовин в рівноважній системі, що утворюється при взаємодії катіонів Феруму (+3) з роданід-аніонами, а також зсув рівноваги в залежності від температури при димеризації нітроген (ІV) оксиду;

· «Ряд напруг металів» - у цій роботі студентам пропонується провести віртуальний дослід витіснення одного металу іншим при зануренні цинкової пластини в розчини солей окремих металів, розташованих в різних місцях ряду напруг (магнію, міді, нікелю, срібла) з одночасною перевіркою можливості протікання зворотного процесу - при зануренні мідної пластини в розчин цинк сульфату. Ще один дослід присвячується вивченню взаємодії металів різної активності з розведеними і концентрованими кислотами - хлоридною, сульфатною і нітратною, ставлення металів до води і до лугів. Зауважимо, що проведення даного досліду у віртуальному форматі має вагомі переваги в порівнянні з реальними процесами, оскільки повністю знімає можливі проблеми з дотриманням техніки безпеки, обумовлені роботою з їдкими розчинами й отруйними газами.

· «Комплексні сполуки» - лабораторна робота складається з двох віртуальних дослідів, в одному з яких студенти отримують Купрум (ІІ) аміакат (+2) і досліджують його властивості. В іншому досліді проводяться спостереження за утворенням гідроксокомплексів Цинку і Хрому (+3) і наступному переведенні їх у аквакомлекси, причому, у випадку аквакомплексів Хрому (+3) студенти можуть спостерігати поступову зміну забарвлення розчину в залежності від кількості молекул води, що входять до складу внутрішньої сфери комплексного йону.

2. Напівкількісна модель лабораторної роботи складається з дослідів, що вимагають застосування лабораторного обладнання та приладів. Напівкількісні лабораторні моделі дозволяють реалізувати варіативність проведення дослідів і одержуваних значень, що збільшує ефективність використання моделі при мережевій роботі в комп'ютерному класі. Прикладами можуть служити зважування зразків сипучих матеріалів на підставі попередньо розрахованої маси; відбір строго певного, розрахованого об'єму рідини; титрування робочого розчину стандартним розчином при визначенні концентрації заданої речовини, вимірювання напруги в гальванічному елементі та інші досліди.

3. Кількісна модель віртуальної лабораторної роботи передбачає проведення розрахунків та побудову графіків відповідно до отриманих результатів, наприклад, дослідження залежності швидкості реакції від концентрації одного з компонентів або від температури. Дуже часто цей тип віртуальної лабораторної роботи представляє собою комплекс пов'язаних анімаційних зображень, моделюючих дослідну установку. Спеціальна система віртуальних перемикачів, вікон для завдання параметрів експерименту і маніпуляції мишею дозволяють студенту оперативно змінювати умови експерименту і проводити розрахунки або будувати графіки. І в тому, і іншому випадку аналіз результатів і висновки з досліду студент природно робить сам, в чому і полягає педагогічний сенс лабораторних досліджень.

Дослідження напівкількісної і кількісної моделей - це нетривіальне завдання, до якого залучаються різноманітні вміння: планувати експеримент, висувати або вибирати найбільш доцільні гіпотези про зв'язок величин, явищ, властивостей, параметрів, робити висновки на основі експериментальних даних, формулювати завдання.

Віртуальні лабораторні роботи з хімії, теми яких повністю відповідають затвердженій робочій програмі, являють собою навчальний комплекс з низкою інтерактивних дослідів.

Розроблені нами віртуальні лабораторні роботи складаються з уніфікованої оболонки, яка містить кілька компонентів:

* інформаційний блок із зазначенням мети і завдання пропонованих експериментів. Він містить теоретичні відомості з теми лабораторної роботи у вигляді тез, що включають короткий аналіз теоретичних аспектів досліджуваних процесів або явищ. Пропонований текст забезпечений гіперпосиланнями, за допомогою яких студент може уточнити довідкові дані, ознайомитися з необхідним ілюстративним матеріалом, перейти до розширеного варіанту конспекту лекцій або до термінологічного словника, що особливо важливо для іноземних студентів;

* покрокові інструкції для студентів щодо виконання і короткої характеристики кожного досліду (Додаток Д). Візуалізація хімічного обладнання, реактивів та посуду досягається за допомогою анімації і, в окремих випадках, віртуальних фотографій в різних ракурсах, які ілюструють найбільш яскраві етапи процесу і дають додаткову можливість наочно уявити відтінки кольору розчинів, газів і осадів, що утворюються, зовнішній вигляд кристалів, обладнання, яке використовують тощо. При цьому студентам надається можливість самостійно збільшити той чи інший фрагмент зображення.