Викладання дисциплін хімічного спрямування в умовах дистанційного навчання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мелітопольський державний педагогічний університет імені Богдана Хмельницького

Викладання дисциплін хімічного спрямування в умовах дистанційного навчання

Дюжикова Тетяна Миколаївна

Кандидат педагогічних наук, доцент

Арестенко Валерій Вікторович Кандидат педагогічних наук, доцент

Дюжикова Юлія Юріївна

Денисенко Єлизавета Олександрівна

Постановка проблеми. Використання інноваційних технологій стало невід'ємною частиною сучасного освітнього процесу. Запровадження зручного та ефективного механізму дистанційного навчання необхідне для виконання актуального освітнього завдання відповідно до потреб і проблем суспільства. Основна місія закладів вищої освіти - підготувати позитивно мотивованих і професійно компетентних фахівців до самостійного здобуття та оновлення знань, щоб мати змогу швидко реагувати на постійні зміни освітнього простору.

Одним із найскладніших завдань при вивченні природничих дисциплін, зокрема хімічного спрямування, є ознайомлення здобувачів освіти із справді сучасними досягненнями хімічної науки та її практичним застосуванням у виробництві чи побуті. Складність роботи в основному зумовлена обмеженими можливостями обладнання хімічних лабораторій, використанням окремих хімічних елементів і сполук, а також тим, що сьогодні освітній процес в основному здійснюється у дистанційному режимі. Тому, одним із шляхів вирішення цієї проблеми є використання так званих віртуальних хімічних лабораторій.

З огляду на це, запровадження дистанційного навчання під час вивчення хімічних освітніх компонентів є дуже актуальним питанням сьогодення.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Проблематичні аспекти дистанційного вивчення хімічних дисциплін у закладах вищої освіти (ЗВО) лежать в основі досліджень багатьох науковців, зокрема ґрунтовні дослідження у цьому напрямку здійснюють О. Антипенко, І. Войтович, О. Воскобойнік, Н. Душечкіна, Дж. Георгіу, О. Головченко, К. Дімітропулос, Л. Єгорова, А. Маніцаріс, І. Назарко, Г. Окрепка, В. Ставицький, Л. Філліпова, Н. Черніковата інші.

Враховуючи дослідження названих авторів, відзначимо, що не до кінця є розглянутою проблематика дистанційного вивчення компонентів хімічного спрямування в умовах дистанційного навчання у ЗВО з позиції практичного підходу.

Метою дослідження є розкриття особливостей викладання дисциплін хімічного спрямування, зокрема «Органічної хімії» та «Біохімії», в умовах дистанційного навчання у ЗВО з точки зору практики.

Виклад основного матеріалу. Технології дистанційного навчання пропонують широкий спектр можливостей для надання навчального контенту, перевірки якості знань та успішності здобувачів. Головне завдання - розробити цілий курс навчання за фахом, інтегруючи всі можливості сучасних інформаційних та освітніх технологій.

Впровадження дистанційного навчання базується на застосуванні найсучасніших електронних медіа-технологій, а також на використанні традиційних засобів навчання та паперових носіїв: навчальних посібників, методичних рекомендацій та іншого доступного програмно-методичного забезпечення [1, с. 10].

Використання інформаційних технологій у вивченні дисциплін хімічного спрямування може кардинально змінити спосіб роботи викладачів і призвести до змін у розумінні здобувачами освіти природи навчальних матеріалів. Використання комп'ютерних технологій в освітньому процесі дозволяє ефективно спрямувати інтелектуальний потенціал здобувачів освіти на позитивний розвиток та їхню активну діяльність.

Доцільно відзначити такі форми викладання дисциплін, зокрема і хімічного спрямування, в умовах дистанційного навчання у ЗВО, як [2]:

дистанційна форма, за якої здобувачі освіти вивчають курси дисциплін хімічного спрямування, беруть участь у типових освітніх заходах що проводяться дистанційно, і використовують нагадування, інструкції та підказки, що пропонуються у електронних курсах, надані викладачами;

очно-дистанційна форма, за якої здобувачі освіти навчаються у дистанційному режимі в ході вивчення дисциплін хімічного спрямування, а контроль та оцінювання їх навчальних досягнень здійснюються також дистанційно, при чому лабораторні роботи проводяться на спеціальному обладнанні, в лабораторіях очно у ЗВО;

аудиторно-дистанційна форма, за якої здобувачі освіти здобувають знання у ході вивчення хімічних дисциплін в рамках лекційних та лабораторних занять у ЗВО (очно будучи на заняттях), а дистанційне навчання використовують для проходження тестів та інших видів перевірочних і контрольних завдань а отримують оцінки в процесі поповнення та розширення знань з тем, які вивчаються на заняттях і виносяться на самостійне вивчення. Така форма навчання підходить як для здобувачів освіти денної, так і заочної форми навчання.

Разом з тим, потрібно виокремити переваги дистанційного навчання у ході вивчення дисциплін хімічного циклу у ЗВО [2]: 1) доступність та швидкий пошук необхідної інформації; 2) виконання роботи та рекомендації щодо вивчення матеріалів у зручний для здобувачів освіти час; 3) безперервний процес бесіди із викладачами; 4) індивідуалізація активних пізнавальних процесів і навчання; 5) можливість надати здобувачам освіти сучасні та актуальні знання; 6) спілкування відбувається через електронну пошту, форуми, приватний чат і організацію відео конференцій. Водночас недоліками такого навчання є: 1) труднощі у виборі необхідного матеріалу з наявної кількості інформації; 2) відсутність мобільного зв'язку та мережі інтернет в більшості сільських населених пунктів; 3) неможливість засвоїти практичні навички шляхом проведення дослідів і хімічних експериментів; 4) перезавантаженість навчальних систем; 5) загострення проблеми у здобувача освіти щодо ідентифікації, самовпевненості та формулювання своїх переконань. викладання хімічний дистанційний

Для того, щоб дистанційне навчання дало ефект, необхідно провести роботу по збору та викладенню навчального матеріалу, продумати вид і форму виконання контрольних заходів тощо. При цьому змінюються основні функції викладача, які за умов дистанційного навчання характеризуються такими особливостями, як: ускладнена

розробка курсів викладання освітніх компонентів з хімії; потреба в конкретних навичках і техніках для розробки навчальної програми; посилення вимог до якості навчального матеріалу; зростання ролі здобувача освіти в освітньому процесі; посилення функцій підтримки здобувачів освіти; необхідність зворотного зв'язку викладача із здобувачем освіти.

Сьогодні існує міжнародна тенденція в освіті, пов'язана з розвитком дистанційної освіти із використанням ІКТ для забезпечення якісної освіти за мінімальних витрат. Для викладання дисциплін хімічного спрямування досить активно впроваджують онлайн-навчання та шукають альтернативи для забезпечення практичних лабораторних та проектних компонентів дистанційного навчання.

Через відсутність проведення реальних дослідів та хімічних експериментів з реактивами з огляду на останні події, здобувачі освіти не можуть ефективно вивчати дисципліни хімічного спрямування і виконувати всі досліди та експерименти, передбачені навчальним планом освітньої програми. Тому для проведення таких дослідів та експериментів в режимі дистанційного навчання створені спеціальні віртуальні лабораторії. Використання віртуальних лабораторій в умовах дистанційного навчання має ряд переваг, серед яких можливість моделювання та наочної демонстрації певних хімічних експериментів чи дослідів.

Окрім цього перевагами використання віртуальних лабораторій в умовах дистанційного навчання у ЗВО є формування підготовки здобувачів освіти, оскільки порівняно з реальними лабораторними роботами вони дозволяють: моделювання процесів, які неможливо реалізувати в лабораторних умовах; працювати безпечно з небезпечними матеріалами або обладнанням; економити кошти на дорогі реактиви та обладнання; забезпечувати самостійну організацію та проведення здобувачами освіти віртуальних експериментів. При вивченні окремих тем з дисциплін «Органічна хімія» чи «Біохімія» використання віртуальних лабораторій значно поповнює перелік засобів візуалізації та дозволяє проілюструвати теоретичні задачі хімічними експериментами та дослідами.

Організація самостійної роботи здобувачів освіти засобами дистанційної освіти має багато переваг, зокрема це індивідуалізація процесу набуття знань, вмінь, компетенцій. Водночас, дистанційне навчання може базуватися на використанні комп'ютерних навчальних посібників, електронних підручників тощо, які на даний момент доступні здобувачам освіти за допомогою глобальної мережі інтернет та локальних (внутрішніх) комп'ютерних мереж [3].

Оскільки ефективність навчання під час лабораторних робіт за освітніми компонентами «Органічна хімія» та «Біохімія» значною мірою залежить від якості візуалізації навчального матеріалу, то рекомендується використовувати редактори хімічних формул і прикладних програм як допоміжне програмне забезпечення, яке можна використовувати для створення тривимірних моделей молекул тощо. Для цього варто використовувати хімічні редактори BKChem (Beda Kosata, відкрите програмне забезпечення) та ChemSketch (Advanced Chemistry Development Inc., безкоштовне для використання в академічних цілях), KingDraw (безкоштовний редактор хімічних структур, доступний на Android, iOS 69та Windows PC) та програмний засіб молекулярного моделювання Avogadro. Визначене програмне забезпечення можна інтегрувати з MS Teams через функцію «поділитись вмістом», щоб показати робоче вікно зазначеної програми учасникам відеоконференції. Застосування програмного засобу молекулярного моделювання Avogadro виявилося найбільш корисним, оскільки демонстрація моделей значно полегшила здобувачам освіти пояснення таких матеріалів, як стереоізомерія, вплив просторової структури органічних сполук на їх реакційну здатність і механізми хімічних перетворень, структуру білків тощо.

Доцільно відзначити, що використання програмного забезпечення MS Whiteboard у поєднанні з такими апаратними засобами, як графічний планшет, довело свою ефективність у викладанні предмету «Органічна хімія». Графічний планшет складається зі стилуса та сенсорної панелі та є відносно недорогим пристроєм. Використання графічного планшета має особливий сенс, якщо необхідно ввести інформацію, написану від руки. Оскільки введення інформації відбувається набагато точніше і швидше, ніж за допомогою класичних маніпуляторів типу «миша». Досвід використання графічних планшетів привів до створення структур, схем реакцій, які описують механізми хімічних перетворень [4].

Процес розробки змісту матеріалів для дистанційного навчання дисциплін хімічного спрямування базується на наступних методичних підходах [5]:

системний (конфігурація змісту комунікаційного курсу відповідно до робочого графіка);

комплексний (комплексна реалізація навчальних і виховних завдань, різноманітні методи і засоби навчання, застосування сучасних інформаційних технологій, оцінювання та врахування результатів навчання);

активний (різні рівні активності здобувачів освіти з урахуванням індивідуальних можливостей);

особистісно-орієнтований (розкриття та використання індивідуальних умінь, пізнавальних можливостей здобувачів освіти).

Одним із недоліків дистанційного навчання, особливо у ході викладання дисциплін хімічного спрямування, є відсутність лабораторних (експериментальних) занять. У зв'язку з цим використання віртуальних лабораторій та комп'ютерного моделювання є перспективним, і хоча вони не можуть повністю замінити реальні хімічні експерименти, однак дозволяють моделювати та певною мірою маніпулювати об'єктами, що перешкоджають їх реалізації [6].

Основною проблемою в дистанційному навчанні дисциплін хімічного спрямування є виконання практичних завдань. Основні вимоги для вивчення дисциплін хімічного спрямування в більшості ЗВО включають виконання лабораторних робіт і стажування, а відповідні курси вимагають не менше одного місяця на семестр для лабораторних робіт. В умовах дистанційного навчання лабораторні заняття можна проводити за допомогою віртуальних хімічних експериментів, але, на жаль, це непрактично й не дозволяє здобувачам освіти відчути й побачити ті види та умови, які роблять хімію експериментальною наукою.

Зауважимо, що інформаційні технології мають низку конкретних можливостей, використання яких є важливим і може бути ефективним при добре збалансованому та дидактичному використанні в дослідженнях у галузі хімії, зокрема [7]:

віртуальний світ дозволяє проводити хімічні досліди без шкоди для здоров'я здобувачів освіти;

демонстрація складних хімічних дослідів під час читання конспектів лекцій або з використанням відеофільмів експериментів із шкідливими та вибухонебезпечними хімічними реакціями;

демонстрація складних моделей різних проекцій;

перетворювальна діяльність за предметом навчання;

наближення освітнього процесу до реальної сфери діяльності;

Віртуальне навчальне середовище можна визначити як один або

кілька віртуальних світів, які надають кожному користувачеві кілька можливостей для навчання. Віртуальну лабораторію можна використовувати як програми, які виконують інтегровані освітні функції, надаючи слухачам (користувачам) теоретичну довідкову інформацію та допомагаючи їм інтерпретувати експериментальні результати. Також, скориставшись віртуальною лабораторією, є можливість ознайомитися з обладнанням хімічної лабораторії та проводити віртуальні досліди.

Віртуальна хімічна лабораторія містить окремий модуль лабораторних робіт із побудови механізмів хімічних реакцій, призначених для створення навчальних презентацій дисциплін «Органічна хімія», «Біохімія». При побудові механізмів хімічних реакцій відбуваються складання атомів, речовин, хімічних зв'язків і виконання операцій з елементами хімічної реакції (виділення, переміщення, додавання, віднімання тощо). Високий ступінь взаємодії анімацій і різноманітність варіантів дизайну позитивно впливають на тренування стійкої уваги здобувачів освіти і значно полегшують вивчення дисциплін хімічного спрямування, зокрема зазначених освітніх компонентів.

Використання віртуальних лабораторій з хімії у ЗВО є невід'ємною частиною організації освітнього процесу, особливо в умовах дистанційного навчання, що: сприяє формуванню практичних навичок під час проведення інтерактивних лабораторних курсів з доповненням реальних умов; забезпечує індивідуальний темп для оволодіння навичками хімічного експерименту; дозволяє досліджувати процеси, що потребують особливих умов; сприяє підвищенню мотивації до опанування нового матеріалу шляхом роботи у віртуальному середовищі, що нагадує сучасне студентське середовище; забезпечує проведення самостійної підготовки до проведення дослідів у реальних лабораторних умовах [8].

Однак використання віртуальних лабораторій для вивчення хімічних дисциплін не може повністю замінити традиційні лабораторні роботи. Користуючись віртуальними лабораторіями, здобувач освіти набуває навички проведення хімічних експериментів, розширює межі виконання лабораторних експериментів.

Серед багатьох інших віртуальних лабораторій, широко поширеною та застосовуваною є віртуальна лабораторія ChemCollective, яка включає набір віртуальних лабораторій, сценаріїв навчання, посібників і тестів.

Захоплюючі інтерактивні ресурси ChemCollective - це віртуальні лабораторії та лабораторії автоматизованого оцінювання. ChemCollective Virtual Labs - це онлайн-симуляція хімічної лабораторії, де здобувачі освіти можуть розробляти та проводити власні експерименти, а також проводити експериментальні дослідження відповідно до протоколу. Перевагою організації занять із віртуальними лабораторіями є те, що математичні розрахунки повинні виконуватися за результатами онлайн- досліджень і перевірятися на правильність автоматично [9].

У дистанційному навчанні дисциплін хімічного спрямування використовуються також різні засоби ІКТ, такі як електронні книги, комп'ютерні мережі та освітні портали. Доцільно зауважити, що використання ІКТ залежить від комплексу дидактичних цілей. Практика показує, що сьогодні в умовах дистанційного навчання: демонструвати умови та розв'язувати хімічні задачі можна за допомогою таких програм як Skype, Viber, WhatsApp, Telegram тощо; проводити хімічні досліди за допомогою віртуальної хімічної лабораторії чи відео конференцій; тестувати за допомогою програм Classroom або Moodle тощо.

У багатьох ЗВО є система управління навчанням Moodle (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment), яке розшифровується як об'єктно-орієнтоване динамічне навчальне середовище - тобто відкрита система управління навчанням, орієнтована на організацію взаємодії між викладачами та здобувачами освіти. Програма Moodle знаходиться у вільному доступі в мережі інтернет.

При організації дистанційної роботи з навчання здобувачів освіти основам органічної хімії та біохімії гнучкість програми Moodle дозволяє викладачам створювати та керувати дистанційними курсами,

використовуючи часові обмеження, створювати власну систему оцінювання навчальних досягнень здобувачів освіти,контролювати процес надсилання здобувачами освіти виконаних тестів, завдань, веб-кейсів тощо; одночасно відстежуючи своєчасність або затримку надходжень для перевірки завдань, надісланих здобувачами освіти.

Викладання дисциплін хімічного спрямування в умовах дистанційного навчання в інформаційно-навчальному середовищі ЗВО за допомогою програми Moodle повинна містити структуру курсу, робочу програму, навчальний план, глосарій, шкалу оцінювання, розподіл балів, рекомендовану літературу, відгук про дистанційний курс; змістовні модулі; теми і питання щодо самостійної роботи; перелік індивідуальних навчально-дослідних завдань, проектів; модулі та підсумковий контроль тощо.

Висновки дослідження й перспективи подальшої роботи у цьому напрямі

За результатами проведених досліджень під час дистанційної роботи зі студентами денної форми навчання визначено, що формування якісних хімічних знань, умінь і навичок, які стануть основою майбутньої професійної компетентності здобувачів вищої освіти можливе в умовах дистанційного навчання, де теорію здобувачі освіти вивчають за допомогою сучасних ІКТ, а лабораторні роботи виконують за допомогою віртуальних хімічних лабораторій. Дистанційне навчання можна розглядати як альтернативу класичному, оскільки здобувачі освіти мають можливість якісно засвоїти матеріал освітніх компонентів навчального плану, зокрема «Органічної хімії» та «Біохімії».

Джерела

Назарко І. С. Вивчення хімії на базі дистанційних технологій як засіб оптимізації навчання студентів технічних спеціальностей. Вісник Національної академії Державної прикордонної служби України. 2012. Вип. 5. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vnadps_2012_5_14.

Душечкіна Н. Ю., Давискиба В. В., Сорока М. В. Сучасні підходи до викладання хімічних дисциплін в умовах дистанційного навчання. Інноваційна педагогіка. 2021. Випуск 38. С. 131-138.

Головченко О. І. Організація самостійної роботи майбутніх фармацевтів з органічної хімії засобами дистанційного навчання. Scientific Journal Virtus, March. 2020. №42. С. 32-37.

Антипенко О. М., Ставицький В. В., Воскобойнік О. Ю., Коваленко С. І. Досвід впровадження змішаної форми навчання у ЗДМУ. Траєкторія розвитку та місце в системі вищої медичної освіти : матеріали навчально-методичної відеоконференції Центральної методичної ради (26 травня 2021 року, м. Запоріжжя). Запоріжжя, 2021. С. 68-69.

Єгорова Л. М. Дистанційне навчання як важливий складник підвищення якості знань з хімії в технічному ЗВО. Вісник ХНАДУ. 2019. Вип. 86, т. ІІ. С. 109-114.

Georgiou J., Dimitropoulos K., Manitsaris A. A. Virtual Reality Laboratory for Distance Education in Chemistry. International Journal of Social and Human Sciences. 2007. № 1. Рp. 306-313.

Філіппова Л. В. Вплив сучасних інформаційних технологій на навчання хімічних дисциплін магістрами фармації. 2021. URL: http://ir.librarynmu.com/handle/123456789/2811

Войтович І., Войтович О., Мартинюк Г. Використання віртуальних лабораторій в процесі вивчення хімічних дисциплін. Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: педагогіка. 2021. №1 (1). С. 32-41.

Okrepka H. Virtual Laboratory ChemСoИective: Features, Benefits and Prospects of Using in Chemistry Practical Classes in Higher Education Establishments. Problems of Education. 2022. №1 (96). Pp. 120-133.

Размещено на Allbest.ru/