1.1 Кредитно-модульна система організації навчального процесу

2. НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС

2.1 Опис навчально-методичного комплексу

2.2 Ефективність використання навчально-методичного комплексу у процесі навчання хімічним дисциплінам за спеціальностями «Прикладне матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа»

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ДОДАТОК

ВСТУП

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, характеристика студентів, що вивчають хімічні дисципліни.

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» [1]. 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 [2].

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 [3].

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 [4].

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» [5].

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» [6, 7].

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 на 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 і наукової діяльності.

Курс хімії пов'язаний з багатьма дисциплінами, що вивчаються студентами зі спеціальності. Базовими дисциплінами для нього є шкільні курси хімії, математики і фізика і 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» тощо.

Вважаємо, що зміст хімічних дисциплін 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 курса 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 постає завдання враховувати специфіку хімічних дисциплін. Це завдання можна вирішити шляхом введення у методичні посібники алгоритмів, прикладів розв'язку типових завдань і показу можливого способу розмірковування при виконанні завдань, завдань для оперативного самоконтролю у тестовій формі тощо.

1.3 Характеристика студентів, що вивчають хімічні дисципліни

2.1 Опис навчально-методичного комплексу

Для методичного забезпечення викладання хімічних дисциплін в умовах КМС (для спеціальностей «Прикладне матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа») було розроблено методичний комплекс, який представлено у вигляді схеми (рис.1). В ній також показано для якого виду роботи студентів призначено те чи інше методичне видання. При його розробці було враховано дидактичні умови, а саме: КМСОНП, зміст хімічних дисциплін та особливості студентів-першокурсників нехімічних спеціальностей.

Рисунок 2.1 - Схема методичного комплексу хімічних дисциплін

Детальніше проаналізуємо окремі компоненти цього комплексу на прикладі спеціальностей «Прикладне матеріалознавство» та «Екологія».

Результатом роботи щодо переструктурування змісту навчального матеріалу та перерозподілу кількості годин, призначених на різні види занять стала розробка нових робочих програм з хімічних дисциплін та регламентів до них. Робоча програма та регламент до неї розроблені згідно навчального плану та положення про впровадження КМСОНП. Навчальна дисципліна «Хімія» вивчається студентами спеціальності «Прикладне матеріалознавство» протягом 5 модульних циклів, кожен з яких складається з 5 навчальних тижнів та одного атестаційного. Після проходження третього модульного циклу (наприкінці першого семестру) передбачається проведення підсумкового контролю у вигляді екзамену, а після проходження п'ятого модульного циклу (у другому семестрі) - у вигляді диференційованого заліку.

Для аудиторної та самостійної роботи ми пропонуємо студентам в якості основної літератури використовувати підручник «Теоретичні розділи загальної хімії» [10], оскільки його зміст повністю відповідає програмним вимогам до змісту теоретичного матеріалу, що вивчається протягом перших трьох модульних циклів і частково містить теоретичний матеріал до 4 та 5 модульних циклів. В якості додаткової літератури студентам пропонується використовувати посібник «Загальна хімія» [11], оскільки в ньому викладено теоретичний матеріал до усіх тем курсу.

Для студентів, що навчаються за спеціальністю «Екологія» розроблено конспекти лекцій з усіх розділів курсу, оскільки відповідний підручник відсутній. Також в якості посібника їм рекомендується користуватися посібником «Хімія» [12].

Для організації роботи студентів на лабораторних заняттях розроблені методичні рекомендації [13,14,15]. Ці методичні рекомендації містять 20 лабораторних робіт відповідно до програми. З метою організації самостійної роботи студентів у вступі методичних рекомендацій пояснюються правила роботи щодо підготовки до лабораторного заняття, правила спостережень та ведення лабораторного журналу. Всі лабораторні роботи структуровані за такими рубриками як: теоретична частина, контрольні запитання і вправи, практична частина і література для оформлення роботи і підготовки теоретичного матеріалу.

Вказані методичні вказівки містять рубрики призначені як для самостійної так і для аудиторної роботи студентів. Наводимо приклад опису однієї з лабораторних робіт.

Лабораторна робота 6

Процес розпаду електроліту на йони під дією полярних молекул розчинника (наприклад, води) називають електролітичною дисоціацією. Наслідком електролітичної дисоціації є електрична провідність розчинів електролітів (кислот, основ, солей).

Електролітична дисоціація - процес оборотний, і в розчинах встановлюється рівновага між йонами та молекулами. Відношення числа молекул, що розпалися на йони

(), до загальної кількості розчинених молекул () електроліту називається ступенем дисоціації :

.

Ступінь дисоціації електроліту визначається експериментально і виражається в частках одиниці або у відсотках. Ступінь дисоціації залежить від природи електроліту, його концентрації, природи розчинника, наявності в розчині однойменних йонів.

За ступенем дисоціації електроліти поділяють на сильні, середні та слабкі. До сильних електролітів відносять ті, що в 0,1М розчині мають . Сильними електролітами є практично всі солі, багато мінеральних кислот (та ін.), основи лужних та лужноземельних металів. У середніх електролітів в 0,1М розчинах; до них відносять, наприклад, У слабких електролітів в 0,1М розчинах; до них відносять та ін., а також більшість багатокислотних основ та і .

Багатоосновні кислоти та багатокислотні основи дисоціюють ступінчасто.

Окрім ступеня дисоціації, стан слабких електролітів характеризує константа рівноваги між молекулами та йонами або константа дисоціації . Наприклад, для :

.

дає більш загальну характеристику електроліту, ніж ступінь дисоціації, він залежить від температури і природи електроліту і природи розчинника.

Між константою і ступенем дисоціації слабкого електроліту існує взаємозв`язок, який при невеликих розведеннях має вигляд і є математичним виразом закону розведення Оствальда.

Зміщення йонної рівноваги, яке приводить до збільшення або зменшення ступеня дисоціації слабкого електроліту, здійснюється за принципом Ле Шательє. Введення в розчин однойменного йона, тобто збільшення концентрації одного з продуктів реакції, приводить до зміщення йонної рівноваги вліво, в бік утворення молекул або до зменшення ступеня дисоціації електроліту. Навпаки. Зв`язування одного з йонів в малодисоційовану сполуку приводить до підвищення ступеня дисоціації електроліту.

Контрольні запитання і вправи

1 Як зміниться концентрація катіонів Гідрогену в розчинах кислот при введенні в них однойменних аніонів: а) ; б) ; в) ; г) ?

2 Складіть рівняння ступінчастої дисоціації для слабких електролітів: .

3 Розчини яких речовин необхідно взяти, щоб отримати осад аргентум ортофосфату? Складіть молекулярне та йонне рівняння цього процесу.

4 При якій концентрації у водному розчині , якщо ?

Практична частина

Мета роботи - вивчення електролітичної дисоціації розчинів електролітів і залежності її від різних факторів.

Обладнання і реактиви: мікрошпатель, пробірки, натрій ацетат, амоній хлорид; індикатори: метиловий оранжевий, фенолфталеїн, розчини: калій гідроксиду (0,5Н), хлоридної кислоти (2Н, 0,5Н, 0,1Н), оцтової кислоти (2Н, 0,1Н), магній хлориду (0,5Н), алюміній хлориду (0,5Н), натрій силікату (0,5Н), нікель(ІІ) сульфату (0,5Н), цинк сульфату (0,5Н), амоній гідроксид (0,1Н).

ДОСЛІД 2.3.1 Характер дисоціації гідроксидів

Пронумерувати 5 пробірок і внести по 1мл таких розчинів: в першу пробірку , в другу - , в третю - , в четверту -, в п`яту -. У пробірки під номерами 1, 2, 4, 5 невелику кількість по краплях розчину калій гідроксиду (до появи осадів), у пробірку під номером 3 - розчин хлоридної кислоти. Отримані осади поділити на дві частини. До першої частини осадів долити надлишок розчину калій гідроксиду, а до другої частини осадів долити розчин хлоридної кислоти. В яких випадках відбувається розчинення того чи іншого осаду? Скласти рівняння проведених хімічних реакцій. Зробити висновок про кислотно-основні властивості гідроксидів: назвати серед них основи, амфотерні гідроксиди та кислоти. Заповнити таблицю за такою формою:

Яка кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні йонів та атома ? Як впливає зростання заряду йонів (ступеня окиснення атомів) на характер хімічних властивостей гідроксидів?

Радіуси йонів та атома відповідно дорівнюють (за Полінгом) 0,065; 0,50 та 0,041 нм. Як впливає зростання радіуса йона на характер хімічних властивостей гідроксидів?

Скласти таблицю за такою формою:

Як впливає зовнішня оболонка йонів на характер дисоціації гідроксидів, якщо відомо, що більш сильна основа, ніж ?

Зробити загальний висновок щодо впливу радіуса, заряду та зовнішньої оболонки на характер дисоціації гідроксидів.

При складанні схем дисоціації амфотерних гідроксидів врахувати, що в лужних розчинах вони переходять в комплексні гідроксойони. Наприклад, схему дисоціації амфотерного цинк гідроксиду записують так:

ДОСЛІД 2.3.2 Порівняння хімічної активності кислот

У першу пробірку налити 1мл розчину хлоридної кислоти (2Н), в другу пробірку -1мл розчину оцтової кислоти (2Н), вибрати 2 приблизно однакових за розміром шматочки крейди і кинути по одному в кожну пробірку. Який газ виділяється? В якій пробірці процес відбувається більш енергійно? Скласти молекулярні та йонні рівняння хімічних реакцій. Від концентрації яких йонів залежить швидкість виділення газу? В розчині якої кислоти концентрація катіонів Гідрогену більша? Зробити висновок про силу досліджуваних кислот. навчальний кредитний модульний хімічний

ДОСЛІД 2.3.3 Зміщення рівноваги дисоціації слабких електролітів

А. У пробірку налити 2 мл розчину оцтової кислоти (0,5Н) і додати 1 краплю метилового оранжевого. Під впливом яких йонів метиловий оранжевий набув рожевого забарвлення? Вміст пробірки розлити порівну у дві пробірки. Одну пробірку з оцтовою кислотою залишити як контрольну, а в іншу внести 2-3 мікрошпателі натрій ацетату і ретельно збовтати пробірку. Порівняти забарвлення отриманого розчину із забарвленням розчину у контрольній пробірці. На зміну концентрації яких йонів вказує зміна забарвлення метилового оранжевого? Скласти рівняння дисоціації оцтової кислоти і вираз константи її дисоціації. Пояснити, як зміщується рівновага дисоціації кислоти при додаванні до неї натрій ацетату. Як змінюється при цьому ступінь дисоціації оцтової кислоти і концентрація катіонів ?

Б. У пробірку налити 2 мл розчину амоній гідроксиду (0,1Н) і додати 1 краплю фенолфталеїну. Під впливом яких йонів фенолфталеїн набув малинового забарвлення? Вміст пробірки розлити порівну у дві пробірки. Одну пробірку з амоній гідроксидом залишити як контрольну, а в іншу внести 2-3 мікрошпателі амоній хлориду і ретельно збовтати пробірку. Порівняти забарвлення отриманого розчину із забарвленням розчину у контрольній пробірці. Про зміну концентрації яких йонів свідчить зміна забарвлення фенолфталеїну? Скласти рівняння дисоціації амоній гідроксиду і вираз константи його дисоціації. Пояснити, як зміщується рівновага дисоціації амоній гідроксиду при додаванні до нього амоній хлориду. Як змінюється при цьому ступінь дисоціації амоній гідроксиду і концентрація катіонів ?

Література для оформлення роботи і підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділи 10.1-10.5 підручника [10] та підрозділи 3.2.3- 3.2.5 посібника [11].

Самостійну роботу з метою підготовки до заняття студентам пропонується робити в такій послідовності: ознайомитися з темою і метою роботи, опрацювати рекомендовані літературні джерела, прочитати теоретичну частину, в якій в стислій формі розглядається теоретичний матеріал, що буде застосовуватися під час лабораторної роботи. Після цього необхідно дати відповіді на контрольні запитання письмово у лабораторному журналі, ознайомитися з практичною частиною роботи, стисло зробити її опис у лабораторному журналі і скласти рівняння хімічних реакцій, які будуть проводитися під час лабораторної роботи.

На початку лабораторного заняття з'ясовуємо як студенти підготувалися до роботи шляхом фронтального опитування щодо змісту роботи, перевірки відповідей на контрольні запитання, наявності записів у лабораторному журналі. У разі необхідності обговорюємо запитання, які виникли. Після цього студенти самостійно виконують експериментальну частину. Потім на занятті ми обговорюємо отримані результати, у разі необхідності пояснюємо ті чи інші спостереження студентів. Після цього студенти захищають свої роботи індивідуально. Під час захисту перевіряємо звіт до лабораторної роботи, відповіді на контрольні запитання, вибірково ставимо запитання щодо роботи.

Також зауважимо, що для студентів, що навчаються за дистанційною формою навчання розроблено віртуальний лабораторний практикум. Віртуальні лабораторні роботи згідно із принципами хімічного аналізу можна умовно поділити на такі типи.

1. Якісна, яка завдяки впровадженим елементам керування пропонує студенту знайомство з візуальними ознаками хімічних процесів, наприклад, змінення забарвлення розчину внаслідок перебігу реакції, випадіння осаду при зливанні двох розчинів чи, навпаки, його розчинення у певній рідині, виділення газу, характерне забарвлення полум'я при внесенні до нього окремих сполук тощо.

2. Напівякісна, в якій моделюється дослід, що вимагає використання лабораторного обладнання чи приладів, наприклад, зважування зразка сухого реактиву, тітрування робочого розчину стандартним розчином, вимірювання напруги в гальванічному елементі та ін.

3. Якісна, при якій чисельно задані вихідні параметри змінюють залежні від них характеристики; цей тип віртуальних лабораторних робіт передбачає виконання обчислень і побудову графіків згідно з одержаними результатами, наприклад, встановлення залежності швидкості реакції від концентрації чи від температури.

Найважливіша перевага використання віртуальних лабораторних робіт полягає у сприянні переходу від репродуктивної форми навчального процесу до пошуково-дослідницької діяльності студента. Крім того, розглядаючи переваги інноваційних технологій відносно лабораторного практикума з хімії, необхідно зупинитися ще на декількох вузлових моментах: вирішування проблем з відсутністю сучасного лабораторного обладнання і окремих реактивів, економія часу, необхідного для роздачі приладів і слідкування за їх зберіганням;

· гарантія повної безпеки виконання дослідів, завдяки чому можна поставити такі віртуальні лабораторні роботи, які в реальній практиці нереально здійснити, наприклад, досліди з отруйними чи вибуховими речовинами;

· залучення студента до активної форми навчання, яка вимагає не пасивного спостереження з боку за тим, як виконують досліди напарники, а повної самостійності при проходженні послідовних операцій протягом всієї лабораторної роботи;

· оптимальна організація робочого часу для виконання експерименту в зручному темпі з урахуванням індивідуальних здібностей студента та їх бажання детальніше розглянути той чи інший епізод, нерегламентований час для виконання роботи;

· висока інтегрованість, оскільки крім власно навчальних матеріалів лабораторні роботи містять засоби міжособистого спілкування по вісі викладач-студент, засоби самоконтроля та підсумкового оцінювання засвоєння програми, засоби керування навчальним процесом;

· посилення інтенсивності навчального процессу, стимуляція дослідницької та творчої діяльності користувача, розвиток уваги і моторики;

· необмежене і дешеве тиражування, швидка адресна доставка до користувача, можливість розповсюдження віртуальних лабораторних робіт на електронних носіях;

· зростання ролі самостійної роботи студентів, можливість поглибленої попередньої підготовки з використанням віртуальних лабораторних робіт як тренажерів (з оглядом на те, що більшість студентів забезпечені домашніми персональними компьютерами), а також можливість виконання окремого досліду декілька разів - до повного засвоєння теми;

· виконання розрахунків, побудова графіків і діаграм;

· інтерактивний характер навчання, можливість самоперевірки і миттєвий контроль знань за допомогою тестів;

· стимуляція роботи викладача, який укладає сценарій лабораторної роботи і координує її виконання, необхідність постійного підвищення творчої активності і професійної кваліфікації відповідно до інновацій [16].

Кожна лабораторна робота складається з уніфіційованої облонки, яка містить інформаційний блок із зазначенням мети і завдання роботи, теоретичного матеріалу у вигляді коротких тезисів, симуляцію, покрокові інструкції для користовача щодо послідовності і характеру дослідів, а також контролюючі тестові питання для оцінки засвоєння одержаних внаслідок виконання роботи знань.

Інтерактивність лабораторних робіт забезпечується завдяки організації поточної взаємодії із студентом. Для цього у кожному слайді містяться описи елементів інтерфейса, які у вигляді рекомендацій, інструкцій чи підказок з'являються на моніторі при наведенні курсора на функціональні кнопки чи іконки. Перехід до наступного фрагменту здійснюється тільки за умови вичерпного і правильного виконання всіх поданих завдань. Передбачена можливість для студента користуватися довідниковою інформацію, калькулятором, стандартними програмами для обчислень і складань таблиць та побудови графіків. Крім того, користувач має можливість повернутися до попереднього етапу, якщо йому необхідно уточнити чи згадати окремі елементи.

Візуалізація хімічного обладнання, реактивів і посуду здійснюється за допомогою анімації та, в окремих випадках, віртуальних фотографій, що ілюструють найбільш яскраві етапи лабораторної роботи і дають студенту додаткову змогу наочно уявити відтінки забарвлення розчину, гранулометрію кристалічного осаду тощо. При цьому надається можливість за бажанням користувача збільшувати у спеціальному вікні ті чи інші фрагменти зображення. Протягом виконання усієї лабораторної роботи, майже після кожного слайду, студенту пропонується ряд тестових питань, до кожного з них наводяться варіанти гіпотетичних відповідей, серед яких користувач повинний обрати вірну - одну чи дві. Питання сформульовані таким чином, щоб загострити увагу на найважливіших моментах, пов'язаних як з ходом роботи і безпосередніми спостереженнями, так і з теоретичним обґрунтуванням дослідів і їх узагальненням. На всіх стадіях лабораторної роботи здійснюється безпосередній контроль за діяльністю студента і у випадку невірного вибору відповіді на монітор подається відповідний текст з коментарями і рекомендаціями відносно того, який теоретичний матеріал необхідно повторити для засвоєння теми, а також посилання на відповідні розділи лекційноого курсу. Одночасно відбувається блокування і студент втрачає можливість продовжувати лабораторну роботу.

Отже, впровадження у навчальний процес інтерактивного лабораторного практикуму з хімії підводить до висновку щодо певних переваг подібних форм організації навчання, яка не тільки підвищує мотивацію у студентів до пізнавальної діяльності, розширює рамки самостійної роботи і надає можливості поглибленого самоконтролю за ступенем засвоєння матеріалу, але й інтенсифікує навчальний процес і якість підготовки спеціалістів.

Однак поряд з безсумнівними перевагами віртуальних лабораторних робіт необхідно вказати і деякі їх недоліки. Так, одна особливість полягає в тому, що при виконанні віртуальних дослідів студент не працює з реальними приладами і речовинами не має змоги набути необхідні практичні навички і вміння [17].

Для організації роботи студентів на практичних заняттях розроблені методичні рекомендації [18]. Вони містять 10 практичних робіт відповідно до програми. З метою організації самостійної роботи студентів у вступі методичних рекомендацій пояснюються правила роботи щодо підготовки до практичного заняття. До кожного практичного заняття вказано тему та мету його проведення. Всі практичні роботи структуровані за такими рубриками як: підготовка до заняття, алгоритми і приклади виконання типових завдань, запитання до практичного заняття, завдання.

Таблиця 1 - Підготовка студентів до практичного заняття

Рубрика підготовка до заняття представлена у вигляді таблиці. Студентам пояснюється що необхідно зробити і описується результат, якого вони повинні досягти під час опрацювання теоретичного матеріалу. Наводимо зразок відповідної рубрики до практичного заняття з теми: «Основні закони хімії» (табл. 1)

В рубриці алгоритми і приклади виконання типових завдань представлені зразки типових задач, після неї наводяться запитання і завдання, частину з яких студентам необхідно опрацювати самостійно, а іншу частину буде розглянуто під час практичного заняття. Зразок повного опису одного з практичних занять наведено у додатку (додаток А).

На початку практичного заняття з'ясовуємо, як студенти опанували навчальну інформацію, після того обговорюємо нові завдання. Таким чином, у методичних рекомендаціях [18], студенти знаходять відповідь на питання про те, яким повинен бути результат їхньої навчальної діяльності, вони отримують план дій, за яким можна досягти цього результату, і зразки способів діяльності у вигляді алгоритмів або прикладів розв'язку задач і виконання вправ.

Для організації індивідуальної роботи студентів на практичних заняттях розроблені методичні рекомендації [19]. Вони містять приклади і алгоритми розв'язку типових задач і виконання вправ та варіанти завдань для кожного студента. Студенти отримують індивідуальні завдання на початку модульного циклу і мають змогу виконувати його протягом 4-5 тижнів. Під час індивідуальної роботи і консультацій ми розбираємо приклади задач, пояснюємо питання, які виявилися складними для студентів. Бажано, щоб студенти здали ці завдання на початку 5 тижня модульного циклу, тоді викладач має змогу вчасної перевірити, проаналізувати і повідомити результати студента, а вони матимуть змогу врахувати свої помилки під час підготовки до проходження атестаційного контролю.

Для поточного та підсумкового контролю навчальних досягнень студентів розроблені за варіантами контрольні роботи і тести. Також в процесі самостійної роботи і під час аудиторних занять доцільно використовувати збірки тестових завдань за усіма темами курсу [20]. Приклади тестових завдань наведено у додатку Б.

2.2 Ефективність використання навчально-методичного комплексу у процесі навчання хімічним дисциплінам за спеціальностями «Прикладне матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа»

Дослідження здійснювалося протягом трьох років у три етапи.

На першому етапі (2006-2007) - констатувального експерименту проводився теоретичний аналіз літератури із вказаної проблеми. Вивчалась психологічна, дидактична та методична література з питань КМСОНП та його методичного забезпечення. Зазначимо, що ознайомлення з напрацюваннями цього напрямку здійснювалося протягом проведення всього педагогічного експерименту. Також аналізувалися дослідницькі матеріали.

Оскільки досліджувана проблема є багатоаспектною, нами було виділено два основні напрями її дослідження. Перший напрям стосувався з'ясування сутності КМСОНП з дидактичної точки зору. Особлива увага була приділена методиці організації навчальної діяльності студентів в умовах КМСОНП.

Аналіз КМСОНП дозволив відібрати принципи, які доцільно врахувати при розробці методичного забезпечення.

Другий напрям стосувався наявного стану навчальних досягнень у студентів з хімії, сформованості в них навичок самостійної роботи тощо. Встановлено, що більшість студентів-першокурсників на початку вивчення хімічних дисциплін показують середній (за національною шкалою оцінка «задовільно) 52,5% та низький рівень навчальних досягнень (за національною шкалою оцінка «незадовільно) 18,3% з хімії.

Хід констатувального експерименту та його результати, визначили шляхи і зміст наступних етапів педагогічного експерименту - пошукового і формувального.

Другий етап - пошуковий експеримент (2007 - 2008). На основі висновків, зроблених за результатами теоретичного аналізу проблеми, стану навчальних досягнень студентів, результатів їх анкетування було розпочато роботу зі створення навчально-методичного комплексу і розробки методики його використання у навчальному процесі.

Таким чином, у ході пошукового експерименту для методичного забезпечення викладання хімічних дисциплін було розроблено методичний комплекс, який складається з робочої програми та регламенту до неї, підручника, посібника, конспекту лекцій, методичних рекомендації до лабораторних занять, віртуальний лабораторний практикуму, методичних рекомендацій до практичних занять, методичних рекомендацій до виконання індивідуальних домашніх завдань, збірок тестових завдань, завдань для поточного, атестаційного та підсумкового контролю.

Третій етап - формувального експерименту - відбувався протягом 2008 - 2009 року.

Мета формувального експерименту полягала у:

- втіленні в навчальний процес розробленого методичного комплексу;

- перевірці його ефективності й доцільності;

Усього експериментальним навчанням було охоплено близько 70 студентів першокурсників зі спеціальностей «Прикладне матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа». Проведено узагальнення отриманих результатів і підведені підсумки педагогічного дослідження.

Протягом усього формувального експерименту систематично здійснювався контроль за рівнем навчальних досягнень студентів експериментальної групи. При цьому враховувалися результати показані студентами на вступному контролі, під час атестаційних та під час підсумкового контролю навчальних досягнень. Зауважимо, що завдання студенти отримували за варіантами у формі звичайної контрольної роботи або у тестовій формі. Наводимо приклад завдання, яке пропонувалося студентам, щ навчаються за спеціальністю «Прикладне матеріалознавство» для виконання під час атестаційного контролю.

Варіант модульного контролю № 1

1. Обчисліть молярну масу газової суміші, що містить 5,6л аргону та 2,8л азоту (н.у.). Яким буде об'єм цієї суміші при температурі 770 С та тиску 0,85атм.?

2. На відновлення 4,78г оксиду металу витратили 896мл водню, об'єм якого виміряний за н.у. Розрахуйте еквівалентні маси металу та його оксиду, визначте метал.

3. Для елемента Mg складіть: а)електронну формулу; б)графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів у нормальному і збудженому стані, за допомогою 4-х квантових чисел опишіть стан останнього електрона в атомі в нормальному стані; в) електронну формулу йону Mg2+; г)поясніть валентні можливості елемента, вкажіть до якої електронної родини він відноситься, наведіть формули елементів-аналогів, встановіть чи є елемент металом або неметалом, складіть формулу вищого оксиду і зазначте його хімічний характер.

4. Поясніть з позиції МВЗ та ММО утворення зв'язків в молекулі О2 .Чи є молекула цієї речовини парамагнітною? Відповідь поясніть.

5. Наведіть визначення понять: атом, молекула, хімічний елемент, проста і складна речовина.

6. Схарактеризуйте йонний зв'язок, поясніть механізм його утворення і основні характеристики. Наведіть приклади речовин з йонним зв'язком.

Студенти за виконання кожного завдання отримували певну кількість балів. При оцінюванні робіт відбувався перерахунок набраних студентами балів у оцінку за національною шкалою в залежності від відсотку, о склали набрані бали від максимально можливого ( «відмінно» -понад 90% - високий рівень; «добре» - від 75 до 90% - достатній рівень, «задовільно» - від 60 до 75% - середній рівень, «незадовільно» - нижче 60% - низький рівень).