«Применение ит в методике преподавания химии» БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Выпускная работа по «Основам информационных технологий » Магистрантка кафедры физической химии Лукашевич Марина Руководители: доцент Татьяна Александровна Савицкая, ассистент Сергей Михайлович Шешко Минск – 2008 г. Оглавление Оглавление. 2 Список обозначений ко всей выпускной работе. 3 . 4 Введение. 4 Глава 1 Компьютеризация процесса обучения. 7 Глава 2 Использование ИТ в процессе обучения. 15 Глава 3 Доказательства эффективности компьютерных технологий. 23 Заключение. 28 Список литературы к у. 30 Предметный указатель к у. 32 Интернет ресурсы в предметной области исследования. 33 Действующий личный сайт в WWW. 36 Граф научных интересов. 37 Презентация магистерской диссертации. 38 Список литературы к выпускной работе. 39 Список обозначений ко всей выпускной работе ИТ – информационные технологии КТ – компьютерные технологии КО – компьютерное обучение ОУН – общеучебные умения и навыки на тему «Применение ИТ в методике преподавания химии » Введение В настоящее время в образовании идет процесс перехода к стандартам нового поколения, определяется роль информатизации и подтверждается факт вхождения человечества в эпоху глобализации информационных процессов. При этом разрабатываемый образовательный стандарт должен стать ответом на вызов современного глобального непрерывно меняющегося мира. В условиях социально-экономического, технологического и культурологического преобразования общества формирование прочных химических и экологических знаний учащихся, развития их мышления является одной из приоритетных задач общего образования. На современном этапе развития осуществляется модернизация среднего образования, в рамках которой активно ведутся поиски новых подходов, средств и методов обучения. Цель педагогической деятельности ориентирована на повышение качества образования через внедрение и интеграцию современных образовательных технологий, при этом информационным технологиям (ИТ) отводится ведущее место. Поэтому очень важно использовать любознательность и высокую познавательную активность учащихся для целенаправленного развития их личности. Именно на занятиях под руководством педагога учащиеся могут научиться использовать компьютерные технологии в образовательных целях, овладеть способами получения информации для решения учебных, а впоследствии и более широкого круга задач, приобрести навыки, обеспечивающие возможность продолжать образование в течение всей жизни. Постоянно увеличивающийся объем новой химической, экологической, производственно-технической информации требуют от учащихся усвоения все большего числа теорий, законов, понятий. В тоже время многочисленные наблюдения и исследования показывают, что интерес учащихся к изучаемым предметам падает. За последние годы наблюдается снижение интереса учащихся к естествознанию вообще и к химии в частности, что представляет собой одну из проблем общего образования. Причины негативных изменений, появившихся в обучении химии за последние годы, связаны с нарастанием сложности программного материала и сокращением учебного времени на его усвоение, а также недостаточным обеспечением учебного процесса специальным оборудованием. Одним из возможных путей повышения интереса к овладению химическими знаниями является применение информационных технологий (ИТ) в курсе химии. Основными критериями эффективного использования ИТ в учебном процессе является необходимость их плавного включения в традиционную систему образования и установление оптимального соотношения между традиционными формами обучения и обучением с использованием компьютерных средств. Для успешного внедрения в учебный процесс компьютерные технологии должны: · охватывать программу традиционного курса обучения; · реализовать информационную, обучающую и контролирующую функции; · обеспечивать многоуровневое и многокомпонентное знание. При этом в основе выбора компьютерных технологий (КТ) и их содержания должен лежать структурно-логический переход с репродуктивного уровня на уровень исследовательский в изучении учебного предмета. В этом случае у учащихся формируются новые приемы работы с информацией, новый стиль деятельности, а значит, и мышление. Компьютерные технологии обучения, реализующие контрольную, регулирующую, стимулирующую, развивающую и интегративную функции, можно отнести к важнейшим средствам развития интеллектуальной сферы учащихся как будущих специалистов в различных областях наук. Для достижения поставленной цели в области преподавания химии определены следующие задачи: · рассмотреть основные принципы и методические приемы построения компьютеризированных методик обучения химии; · адаптировать ИТ к условиям лечебно-образовательного процесса; · создать условия для формирования ключевых компетенций обучающихся с акцентом на информационные; · содействовать созданию здоровьесберегающей среды обучения. Реализация обозначенных цели и задач в образовательных учреждениях возможна благодаря наличию соответствующей материальной базы, созданной в рамках программы компьютеризации общеобразовательных учреждений. Целью данной работы явилось изучение сферы влияния информационных технологий на эффективность усвоения учащимися системы химико-экологических знаний и формирования у них интереса к предметам естественнонаучного цикла. Для достижения цели данной работы требовалось решить следующие задачи: 1. Изучить положительные и отрицательные стороны компьютеризации обучения. 2. Познакомиться с принципами отбора содержания материала при компьютерном обучении. 3. Проанализировать исследования в области эффективности использования ИТ в обучении. Для решения поставленных задач использовался метод анализа методологической, психолого-педагогической, учебно-методической, информационно-технологической литературы по данной проблеме, а также метод сопоставления при решении поставленных задач в методиках обучения других дисциплин естественнонаучного профиля. Глава 1 Компьютеризация процесса обучения Компьютеризация обучения имеет многочисленные аспекты, как положительные, так и отрицательные. Если на уроках информатики умение использовать компьютер выступает как цель образовательного процесса, то на уроках химии – это средство достижения учебных целей, которое интенсифицирует, обогащает учебный процесс и способствует развитию личности учащегося и профессионального мастерства педагога, создавая новый стиль педагогического общения. Компьютер – это такой же инструмент исследования и познания, как микроскоп или калькулятор. Но с другой стороны, он обладает целым рядом положительных качеств, которые позволяют получить огромные возможности при их использовании в обучении [5]. В качестве положительных сторон использования ИТ в обучении акцент делается на то, что компьютер позволяет индивидуализировать закрепление знаний и умений, и, кроме того, отработка умений совершается за более короткий срок. Более важным является усиление коллективного взаимодействия в обучению, а не его индивидуализация. Поэтому для ряда учащихся компьютер создает благоприятный психологический климат: компьютер эмоционально нейтрален и обучающийся может без лишней робости обратиться к нему необходимое число раз с просьбой об оказании помощи [6]. Высказывается также интересная мысль, что в условиях компьютеризации главной функцией учебных заведений должно стать воспитание, так как компьютерную обучающую систему можно использовать дома, а связь с преподавателем осуществлять на расстоянии. Но опыт общения передается не при помощи учебников, компьютера или других средств обучения, а только при непосредственном контакте обучаемого с преподавателем и другими обучаемыми. В этом отношении замена преподавателя даже наиболее совершенной диалоговой компьютерной программой нарушит необходимый обучающий контакт поколений. В этом аспекте трудно оценить воспитательное значение компьютера в будущем обучении трудно оценить. Даже непродолжительное обучение с помощью компьютера может выработать у обучаемого неправильное представление о более высоком уровне знаний компьютера по сравнению с преподавателем. Общение с компьютером может привести к потере способности обучаемых к постоянной адаптации к новым типам личностей при смене одного преподавателя другим. Обучение с помощью компьютера рассчитано на быстрое приспособление к его органам управления и на привыкание к его компьютерному крайне ограниченному языку и запрограммированной логике рассуждений [3]. В этом отношении компьютерное обучение (КО) покажется обучаемому более легким и, возможно, будет наблюдаться предпочтение компьютеру перед преподавателем. Все это ни в коем случае не умаляет значения ИТ для поиска и сбора информации, обработки массивов данных, проведения расчетов, поиска оптимальных путей осуществления процесса. Один из приемов, используемых в учебном процессе, является моделирование с помощью компьютера. С методической точки зрения наиболее целесообразно использовать компьютеры для моделирования в следующих случаях: когда необходимо изучить процессы и явления, которые с помощью эксперимента рассмотреть невозможно и когда происходит изучение технологических процессов. Использование кинофильмов менее целесообразно, так как не позволяет обучаемым активно включаться в изучаемый процесс [5]. Компьютер применялся для проведения модельного эксперимента при выводе математической зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ (закон действующих масс). Получить все необходимые сведения только экспериментом во время учебного процесса невозможно из-за трудностей подбора необходимой реакции, имеющей несколько различных порядков по компонентам. Кроме того реальный эксперимент будет очень длительным. Для решения данной задачи методически целесообразно использовать сочетание реального и модального экспериментов. Для этого изучается скорость реакции и в условиях реального эксперимента определяется влияние концентрации сульфита натрия на скорость реакции. 5Na2 SO3 + 2KJO3 + H2 SO4 = J2 + 5 Na2 SO4 + K2 SO4 +H2 O Влияние концентрации иодата калия и серной кислоты изучается (условно) при помощи компьютера. Программа, заложенная в компьютере, позволяет строить на дисплее графические зависимости, выводить кинетические уравнения и предсказывать скорость при заданных концентрациях реагирующих веществ [3]. Для реализации нового подхода к преподаванию с применением ИТ необходимо знать возможности, предоставляемые компьютером для усовершенствования учебного процесса на каждом этапе урока. Так, на этапе подготовки к уроку компьютер предоставляет возможности: · создавать компьютерные модели конспекта урока, темы, курса в целом; · максимально целесообразно располагать материал; · обеспечивать основной материал дополнительной информацией; · подбирать и систематизировать материал с учетом особенностей класса и отдельных учащихся. На этапе проведения уроков компьютер позволяет: · экономить время; · красочно оформлять материал; · повышать эмоциональную, эстетическую, научную убедительность преподавания; · оптимизировать процесс усвоения знаний, воздействуя на различные анализаторы; · индивидуализировать обучение; · концентрировать внимание на важнейшей проблеме урока; · в любой момент возвращаться к уже знакомому материалу; · самостоятельно использовать учебный материал обучающимися. На этапе методической проработки процесса обучения у учителя появляются дополнительные возможности: · аккумулировать совместные усилия учителей; · развивать, модернизировать, корректировать электронные материалы; · систематически накапливать материал; · повышать мотивацию преподавания и обучения. Кроме того, компьютерная техника применяется и как средство контроля усвоения знаний учащимися, значительно расширяет доступ к источникам информации, дает возможность получения обратной связи. Для организации работы педагогом могут быть применены различные модели использования компьютера на уроках. Они подразделяются на методологические и организационные [8,9]. При организации усвоения учебного материала в условиях использования компьютерных систем с помощью персональных компьютеров и других компьютерных устройств могут быть успешно применены как вспомогательные, но тем не менее мощные средства обучения. Современная педагогика называет обучением двухсторонний процесс усвоения знаний и навыков профессиональной деятельности, проходящей между преподавателем и обучаемым. При этом двусторонность процесса обеспечивается обоюдной громкой речью (диалог и диспут) и коллективным взаимодействием преподавателя и обучаемых. Именно непосредственный речевой и целенаправленный контакт между всеми участниками познавательного процесса и является главной отличительной чертой обучения (а не преподавания или других способов усвоения знаний). Компьютеры без преподавателя и без коллективного взаимодействия обучаемых не могут создать необходимых предпосылок для обучения. Компьютерные обучающие системы по типу их взаимодействия с обучаемыми и преподавателем могут быть представлены в виде трех основных типов. 1. Компьютер – один обучаемый. Это – типичный случай учебной работы с персональным компьютером или другим индивидуальным средством обучения. В этом типе обучения происходит усвоение знаний без коллективного взаимодействия (общения) обучаемых и преподавателя и без формирования навыков устной речи. Преподаватель может вмешиваться в процесс обучения наблюдением за экраном компьютера и устными замечаниями по ходу процессу и результатом усвоения материала. 2. Компьютер – несколько обучаемых. Обычно такая система допускается при недостатке компьютеров или дисплеев. Однако она имеет ряд преимуществ перед предыдущей – обучаемые находятся в коллективном взаимодействии и их межличностный контакт осуществляется через речевую деятельность. Малая группа обучаемых (2-4 человека) у одного дисплея проводит поиск решения задаваемой проблемы, общаясь внутри группы и с преподавателем при помощи устной речи. Преподаватель, как и в предыдущем случае, корректирует деятельность группы, но для него этот процесс оказывается крайне затруднительным физиологически и психически при переходе от одной группы к другой, которые могут находиться на разных стадиях усвоения материала для решения поставленной задачи. Необходимость вхождения в познавательную деятельность различных групп приводит к сильнейшим умственным перегрузкам преподавателя. 3. Несколько компьютеров с группами обучаемыми связаны между собой и с компьютером преподавателя информационной сетью и внутригрупповым и межгрупповым учебным общением. Данный случай в наибольшей степени приближается к обучению: малые группы связаны между собой общими целями решения поставленной задачи и коллективной познавательной деятельностью, и в тоже время они связаны через компьютеры, что позволяет всем участникам оценивать достижения других групп. Преподаватель при помощи собственного компьютера может следить за ходом обучения, контролировать его и одновременно осуществлять общение, как с отдельными группами, так и со всеми группами сразу, превращая их в коллектив. При использовании учебного материала в процессе усвоения в соответствии с рассмотренными положениями к нему предъявляется ряд требований. Приведем основные из них. 1) Материал, предъявляемый компьютером обучаемому, должен содержать профессионально значимую проблему для обсуждения путей ее решения членами группы и между группами с участием преподавателя. Этот материал дробится на определенные логически связанные порции, позволяющие шагами дойти к решению проблемы и непрерывно объединять различного рода сведения и синтезировать новое для обучаемого знание. 2) Решение проблемы или задачи должно обладать способностью быть представленным несколькими решениями, причем для каждого возможного решения необходим новый теоретический материал и сведения, позволяющие принимать или отвергать то или иное решение. На этой основе и возникает коллективное обсуждение проблемы. Желательно, чтобы новые пути решения также могли быть подразделены на другие возможные направления поиска. 3) Любой вырабатываемый учебным коллективом путь решения проблемы сопровождается выдачей компьютером избыточного материала для его анализа и отбора необходимого. 4) Тупиковые решения не должны заводить обучаемого более чем на 1-2 шага для экономии времени и исключения непроизвольного запоминания ошибочной информации. Перечисленные содержательно-организационные требования к учебному материалу при компьютерном обучении могут быть сведены к нескольким более общим положениям [3, 10]. Предлагаемый при компьютерном обучении предметный материал должен быть представлен в виде системы, то есть состоять из нескольких блоков содержания (подсистем, элементов системы), которые в свою очередь, могут быть представлены в виде систем со своими подсистемами и т.д. Требование системной структурированности учебного материала являются необходимым при отборе содержания компьютерного обучения, так как в современных учебниках большая часть материала не систематизирована и не структурирована. Связи между блоками содержания, их взаимное расположение и распределение во всем объеме обучения должны быть четко выражены и понятны обучаемому в момент нахождения правильного ответа или решения проблемы. В компьютерном обучении, как и в программированном, наиболее удобна связь подчинения одного элемента другому (иерархия). Таким типом связи часто удается показать логику учебного предмета и логику научного рассмотрения изучаемого объекта. При этом компьютер следит за последовательностью запрашиваемой информации и последовательностью шагов разрешения проблемы или решения задачи. Другим возможным типом связи между структурными элементами системы содержания могут служить связи одинаковой значимости. Подобные связи создаются элементами системы содержания, имеющими одинаковое значение для рассмотрения изучаемого объекта. Учебный материал может содержать понятия и представления, отвечающие сразу обоим типам связи. Таким образом, можно сформулировать принципы отбора содержания при компьютерном обучении. В содержании обучения отбирается материал, обладающий наибольшим свойством связывать все элементы системы знаний, и удаляется материал, не обладающий подобным свойством. Этот принцип можно проследить при изучении фундаментальной науки естественного цикла, например, химии. В химической науке выделено 4 основных учения: о направлении химического процесса, о строении вещества и о периодичности в изменении свойств элементов. В соответствии с этим изучаемые в химии объекты – реакции и вещества – могут рассматриваться с четырех одинаково значимых в химической науке сторон, соответствующих этим учениям. Обучаемому компьютерное устройство предлагает составить содержание сведений о заданном объекте. Отзыв обучаемого на предложенное ему задание состоит в запросе у компьютера сведений о направлении процесса или термодинамической устойчивости вещества, о скорости процесса или кинетической устойчивости вещества, о строении изучаемого вещества и т.д. Целостное содержание позволяет организовать компьютерное обучение по трем основным направлениям взаимодействия обучаемого и преподавателя. При многостороннем рассмотрении объекта уровень многосторонности возрастает при вовлечении в познавательный процесс наибольшего числа участников с их предложениями, что сопровождается коллективным взаимодействием членов малой группы и многочисленными речевыми высказываниями. Многосторонность рассмотрения изучаемого объекта позволяет использовать компьютер и для решения различного рода учебных и научных задач и проблем, то есть вводить компьютер в качестве участника в познавательный процесс при проблемном методе обучения. При этом проблема строится на отсутствии сведений из одного (или нескольких) учения науки или противоречивости сведений. Возможность выбора из памяти компьютера необходимой для решения проблемы информации определяется той обобщенной ориентировочной основой познавательной деятельности, которая задается преподавателем и в значительной мере зависит от творческой активности малой группы обучаемых, предлагающих запросить ту или иную информацию и использовать ее подобающим способом для решения проблемы. Роль преподавателя при подобном обучении заключается в том, что он, наблюдая за ходом рассмотрения изучаемого объекта или решения проблемы (разрешение проблемной ситуации) каждой группой, включается в компьютерную сеть и корректирует познавательный процесс, находя ошибки, выводя решения в правильное русло, подсказывая необходимые для решения или рассмотрения общие и конкретные ориентиры. Не менее эффективно воздействие преподавателя на познавательный процесс устной речью, когда он становится полноправным членом учебного коллектива. Одновременно преподаватель объединяет малые группы в слитный коллектив, исправляет наиболее часто совершаемые ошибки, знакомит с самыми яркими предложениями и нестандартными решениями. Важной особенностью компьютерного обучения является то, что стиль и язык программы, характер общения с компьютером сильнейшим образом влияет на многие качества и черты формируемого у обучаемых мышления. Глава 2 Использование ИТ в процессе обучения Выбор ИТ при организации учебного процесса определяется дидактически принципами и условиями обучения. Целью их применения является усиление интеллектуальных возможностей человека в новом информационном обществе, к которому идет цивилизация, а также интенсификация и повышение качества обучения на всех ступенях системы образования. При обучении химии в школе использование компьютерных технологий эффективно на уроках изучения нового материала. Несмотря на ряд преимуществ готовых программных продуктов, информация на некоторых из них излагается очень сухо, встречаются ошибки принципиального характера, некоторые задания чрезвычайно трудны для учащихся. Поэтому возникает потребность в создании собственных информационных продуктов. Компьютерные презентации – эффективный метод представления и изучения любого материала. Применение слайд – фильмов (Power Point) на занятиях обеспечивает более высокий уровень и объем информации по сравнению с традиционными методами, их информационную насыщенность, динамичность, наглядность. При создании презентации можно использовать данные электронных учебников, информацию сети Интернет, размещать на слайдах необходимые формулы, схемы химических опытов в соответствии с последовательностью изучения материала на уроке. В целях своевременного устранения пробелов в знаниях и закрепления наиболее важных вопросов темы на последнем слайде можно помещать контрольные задания. Если учащиеся не могут ответить на какой - либо вопрос, то есть возможность вернуть слайд, содержащий сведения для правильного ответа. Таким образом, осуществляется разбор материала, вызвавшего затруднения [5, 11]. Наличие большого набора информационных объектов в презентации дает преподавателю возможность представить изучаемый объект или процесс во всем многообразии его проявлений и свойств, а также более четко и точно определить его место и значение в системе научных знаний об окружающем нас мире. Используя слайд-фильм, можно реализовать дифференцированный подход к работе. Так, слайды, подготовленные к уроку в классе изучения химии на повышенном уровне, в классах изучения химии на базовом уровне можно пропустить. Слайд-фильм сохраняется в режиме редактирования, и всегда остается возможность вносить в него новую информацию. Однако следует отметить, что успех таких лекций не всегда зависит от содержания. Классическая лекция предполагает репродуктивную деятельность учащихся. Вместе с тем известно, что при этом усваивается около 20% информации. Предлагаемый урок рассматривает возможность использования стратегии «продвинутой лекции» (одна из стратегий технологии развития критического мышления). Когда урок строится на принципах критического мышления, каждый формирует свои идеи, оценки и убеждения независимо от остальных. Следовательно, мышление может быть критическим, когда оно носит индивидуальный характер. В структуре урока в технологии развития критического мышления выделяют три стадии: вызов, осмысление, рефлексия [9, 5]. При использовании на стадии осмысления стратегии «продвинутой лекции» содержание разбивается на смысловые отрывки. При изложении каждого из них преподаватель организует обсуждение по специально разработанному плану. По ходу лекции учащиеся под руководством преподавателя учатся анализировать и критически осмысливать новый материал, а также приобретают необходимые навыки мыслительной деятельности. «Продвинутая лекция» позволяет удерживать внимание учащихся на протяжении всего урока и формирует у них умение слушать. Использование стратегии «продвинутой лекции» с применением КТ ориентировано на развитие навыков вдумчивой работы с информацией и текстом. Учащиеся активно участвуют в учебном процессе, повышается их способность размышлять, понимать усваиваемый материал [5]. Кроме того, в практике преподавания химии применяются различные формы информационного сопровождения. Наиболее простым и эффективным приемом является использование готовых программных продуктов, которые обладают большим потенциалом и позволяют варьировать способы их применения исходя из содержательных и организационных особенностей образовательного процесса. Использование изобразительных средств (анимация, видеофрагмент, динамические рисунки, звук) значительно расширят возможности обучения, делает содержание учебного материала более наглядным, понятным, занимательным. Например, раздел “Химия на службе человека” позволяет приблизить получаемые сведения к реальности (рис. 1-3). Рис. 1 – « Схема» получения стекла Рис. 2 – « Схема» применения нитратов в качестве пищевых добавок Рис. 3 – «Схема» разрядки аккумулятора в автомобилях Компьютерное моделирование оказывается незаменимым при изучении химических процессов, непосредственное наблюдение за которыми затруднено. Таким примером может служить процесса электролитической диссоциации (рис.4), изучение реакций ионного обмена (рис.5), где наглядно представлены процессы, происходящие в растворе между ионами. Рис. 4 - Процесс электролитической диссоциации Рис. 5 - Изучение реакций ионного обмена Компьютерные технологии дают возможность демонстрировать реакции с взрывчатыми или ядовитыми веществами, редкими или дорогостоящими реактивами, процессы, протекающие слишком быстро или медленно, что невозможно в школьных условиях. Например, при изучении электрохимической коррозии учащиеся в течение нескольких минут могут рассмотреть механизм этого крайне медленно протекающего процесса (рис.6). Рис. 6 - Электрохимическая коррозия Преподавание химии специфично по сравнению с другими дисциплинами, поскольку предполагает проведение практических и лабораторных работ. Применение КТ на практических и лабораторных занятиях позволяет в интерактивной программе выполнять химические эксперименты на компьютере. Так, в электронном издании «Виртуальная химическая лаборатория» можно выбирать, переливать или пересыпать реагенты, собирать экспериментальные установки, проводить в них химические опыты, делать «виртуальные» фотографии химических реакций, записывать результаты наблюдений в лабораторный журнал. Все это дает возможность подготовиться к выполнению реального эксперимента. Следует заметить, то виртуальные и реальные учебные эксперименты должны не заменять, а дополнять друг друга. И в этом случае компьютер стал эффективным помощником преподавателя. Конечно, проведение опытов в лаборатории обладает неоспоримыми преимуществами, но при изучении токсичных веществ, например галогенов, виртуальный мир дает возможность проводить химический эксперимент без риска для здоровья. Если в кабинете отсутствует необходимое оборудование, использование компьютера дает возможность компенсировать этот недостаток [7, 10]. Привлечение обучающих игр позволяет сделать процесс усвоения химической информации эмоционально насыщенным, а значит более продуктивным. Например, для формирования умений различать принадлежность веществ к определенному классу можно использовать игру «Химическая защита» (рис.7). Обучающие игры можно применять и для внеклассной работы по предмету. Рис. 7 - Игра «Химическая защита» Учитывая тот факт, что 80% обучающихся имеют домашний компьютер, появилась возможность использовать электронные носители информации в процессе индивидуальной работы с детьми, имеющими трудности в обучении, временно обучающимися на дому, и с одаренными детьми [11, 8]. Еще одним аргументом в пользу применения информационных технологий является возможность быстрого и эффективного контроля знаний учащихся. Большая часть электронных учебников содержит упражнения – тренажеры, задачи с решениями, тестовые задания. Отдельные программные продукты содержат электронный журнал, который позволяет фиксировать уровень знаний учащегося по каждой теме курса (учитывается не только отметка и число попыток решения, но и затраченное время на выполнение заданий). Система оценки результатов дает возможность определить рейтинг учащегося по каждой теме, проследить динамику успеваемости и скорректировать учебный процесс в соответствии с показанными результатами. Кроме того, использование контролирующих программ способствует формированию адекватной самооценки у учащихся [12]. Помимо электронных изданий на CD и DVD-дисках, в информационном пространстве Интернета существуют сайты, которые позволяют продемонстрировать некоторые химические опыты, в частности по первоначальным химическим понятиям, химии элементов и кинетики химических реакций, а также экстремальные эксперименты. Применение информационных технологий является необходимым условием при организации самостоятельной работы студентов. Большую помощь в корректировке содержания изучаемых курсов по химии могут оказать методические материалы ведущих университетов мира, которые предоставляют их для свободного доступа по информационной сети. Интересным в этом отношении русским сервером является сервер химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова [13]. На его страницах можно ознакомиться с лекциями по органической химии, просмотреть примеры вариантов заданий и упражнений по биоорганической химии, которые предлагаются студентам МГУ, воспользоваться некоторыми химическими базами данных, узнать последнюю информацию в области химического образования. Огромное количество информации, касающейся обучения химии, биохимии и смежных дисциплин, можно найти на страницах разных серверов в Интернете, и ее поток постоянно растет [2]. Использование электронных учебников по химии, химических образовательных порталов Интернета при подготовке к выполнению контрольных заданий, к тестированию, написанию ов и составлению презентационных отчетов, решению ситуационных заданий способствует: • организации индивидуальной работы студентов, развитию их познавательной самостоятельности и творчества; • формированию навыков работы с информацией (производить поиск, отбор, переработку, упорядочивание и выделение смысловых групп, выстраивание логических связей и др.), способствуя тем самым формированию информационной культуры студентов. Наличие компьютерных классов в университете, подключенных к информационным сетям, доступность их для студентов позволяют получать новейшую научно-методическую информацию, обрабатывать по той или другой программе материал курсовых и дипломных работ [1]. Глава 3 Доказательства эффективности компьютерных технологий Очень важно, что использование ИТ органично вписывается в структуру любого урока, дает возможность стимулировать поисковую деятельность учащихся на современном, качественно ином уровне, а также формировать учебную мотивацию и ключевые компетенции обучающихся. В этой работе представлена результативность обучения при использовании ИТ. Диагностика уровня сформированности ОУН свидетельствуют о том, что система работы с использованием ИТ на уроках химии приводит к росту показателей качества обученности, чего не наблюдается при традиционном обучении. При этом наибольшее увеличение количества детей, входящих в группу «сильных» и «средних», наблюдается по критерию сформированности коммуникативных навыков: 42% и 35% соответственно. Значительный рост прослеживается и по уровню сформированности организационных навыков. Рост интеллектуальных умений и навыков несколько ниже и составляет 21%, что свидетельствует о сложности процесса их формирования [10]. На диаграммах 1 и 2 представлены качественная и абсолютная успеваемость, степень обученности учащихся в течение двух лет, результаты которой свидетельствуют о положительной динамике качества обученности. Диаграмма 1. – Качественная успеваемость учащихся 8-го класса по химии (2005-2006 учебный год) Диаграмма 2. – Качество обученности по химии учащихся 8-го и 9-го классов (2006-2007 учебный год) Изучение структуры мотивации проводилось методом анкетирования. Позитивным моментом можно считать увеличение показателя, характеризующего выраженность познавательного интереса, а именно: «содержанием и процессом познания», так как традиционно выраженность данного мотива обратно пропорциональна возрасту обучающихся (диаграмма Диаграмма 3. – Структура мотивов учебной деятельности Система отслеживания результативности обучения химии свидетельствует о положительной динамике сформированности ОУН, качества обученности по предмету, оптимизации структуры учебной мотивации. Таким образом, компьютеризация при обучении создает особую информационную обстановку, которая стимулирует интерес учащихся. Это облегчает понимание и решение многих задач интеллектуального характера, способствует раскрытию природой заложенных потенциалов и способностей к познанию, творческой инициативы, личностному развитию каждого ученика [8, 9]. Для доказательства эффективности применения компьютерных технологий обучения в период с 1997/98 по 2003/04 учебные годы был проведен педагогический эксперимент сотрудниками кафедры аналитической химии БГУ и кафедры химии БГТУ с участием студентов II курса химического факультета и I курса биологического факультета БГУ, а также студентов II курса факультетов технологии органических веществ, химической технологии и техники, издательского дела и полиграфии БГТУ. В эксперименте принимали участие 970 человек: по 485 студентов в контрольной и экспериментальной группах с одинаковыми входными баллами. В контрольную группу вошли студенты, которые обучались по традиционной технологии. Обучение студентов экспериментальной группы осуществлялось с применением комплекса компьютерных технологий, разработанного на основе структурно-логической схемы курса аналитической химии. Комплекс включает в себя компьютерные технологии, реализующие информационную, обучающую, контролирующую функции. КТ обучения, реализующие информационную функцию, включает структурированные информационные программы и справочники по основному и обеспечивающему материалу, демонстрационные и имитационно-моделирующие программы. КТ, реализующие обучающую функцию, включают обучающие программы тренировочного типа; для усвоения алгоритмизируемых действий; по решению расчетных задач. Компьютерные технологии, реализующие контролирующую функцию, включают программы входного (проверка уровня знаний по обеспечивающему материалу данной темы) и выходного контроля (проверка уровня знаний и умений после изучения темы); текущего контроля по конечному результату; контроля алгоритма выполнения действий и решения расчетных задач. Результаты педагогического эксперимента отражены в таблице 1. Таблица 1. – Результаты использования КТ для формирования интеллектуальной сферы студентов Компоненты интеллектуальной сферы Контрольная группа Экспериментальная группа Низкий уровень Средний уровень Высокий уровень Низкий уровень Средний уровень Высокий уровень Профессиональное мышление: теоретическое; практическое; наглядно-образное 219 229 217 155 148 145 111 108 123 190 194 171 157 156 166 138 135 148 Общелогические операции: теоретический анализ; синтез; рефлексия; составление системы действий; абстрагирование 222 218 215 199 198 145 139 150 138 140 118 128 120 148 147 185 179 171 183 180 135 133 156 148 155 165 173 158 154 150 Индивидуальные особенности умственной деятельности: гибкость мышление; критичность мышления 198 215 153 151 134 119 168 190 148 147 169 148 Познавательные умения: умение доказывать; умение решать задачи 185 165 149 165 151 155 165 158 143 154 177 173 Учебные умения: строить алгоритм решения задачи; переводить словесную информацию в знаковую; контролировать и оценивать свои действия 137 135 142 158 160 165 190 190 178 129 133 115 145 151 155 211 201 215 Студенты экспериментальной группы заметно превосходят контрольную группу по всем компонентам, характеризующим уровень развития интеллектуальной сферы, что свидетельствует об эффективности использования модуля компьютерных технологий в формировании интеллектуальной сферы будущих специалистов естественнонаучного профиля. Проведенные исследования показали, что обучение с помощью компьютерных технологий в большей степени, чем традиционное, связанно с мыслительной деятельностью обучаемых. Компьютерные технологии могут обеспечивать устойчивость внимания, развивать логическое мышление, формировать приемы запоминания, способность к обобщению, абстрагированию. Одним из компонентов интеллектуальной сферы студентов являются учебные умения, например, строить и выполнять алгоритм действий, контролировать и корректировать их. В ходе эксперимента было установлено, что работа с обучающей программой, обеспечивающей формирование алгоритмизируемых действий на основе теории поэтапного формирования умственных действий, помогает сформировать эти умения у значительной части студентов. Таким образом, комплексное использование модуля информационных технологий в учебном процессе способствует повышению уровня развития интеллектуальной сферы и познавательной активности будущих специалистов естественнонаучного профиля [4]. Заключение В заключении отметим, что построение познавательного процесса с использованием КТ приводит к формированию информационной культуры обучаемых, позволяет повысить уровень развития умственной деятельности, организовать восприятие и осмысление информации, а также компьютер позволяет индивидуализировать закрепление знаний и умений, создать благоприятный психологический климат для обучающих. Некоторые специалисты считают, что в ближайшем будущем обучение при помощи компьютера приобретет массовый характер и при этом произойдет усиление индивидуализации обучения. В этом отношении может нарушится необходимый непосредственный контакт обучаемого с преподавателем и другими обучаемыми. Целевое включение новых ИТ в учебный процесс способствует постоянному динамичному обновлению содержания, форм и методов обучения и воспитания, позволяет педагогу решать проблемы, связанные с разработкой и использованием учебных программных продуктов качественно нового уровня. Смыслом и позитивным результатом модели обучения с использованием информационного ресурса могут явиться следующие аспекты: · в центре технологии обучения - учащийся; · в основе учебной деятельности – сотрудничество; · позиция учащегося в учебном процессе – активная; · перспективная цель - формирование мотивации и развитие способности учащегося к самообразованию. Большинство образовательных учреждений активно участвует в реализации освоения современных ИТ и ведет работу на перспективу, определяя приоритетные задачи: · организовать дальнейшую работу по повышению квалификации и методической поддержки педагогов в области использования ИТ; · развивать школьную медиатеку; · координировать работу педагогов всех образовательных ступеней для эффективного использования компьютерной базы школы; · наладить информационное взаимодействие с другими образовательными учреждениями; · организовать работу по формированию информационной культуры. Применение информационных технологий является необходимым условием при организации самостоятельной работы учащихся, проведения расчетов, поиска необходимой информации, моделирования экспериментов на компьютере, которые дают возможность подготовиться к выполнению реального эксперимента. Используя слайд-фильмы, можно повысить интерес учащихся к данной области изучения, и при этом реализовывать принципы системности и наглядности. Список литературы к у 1. Минькова, Н.О. Об использовании ИКТ в подготовке сельских учителей в области химии / Н.О. Минькова // Педагогическая информатика. - 2006. - №4. - С.51-55. 2. Минькова, Н.О. Организация самостоятельной работы студентов педагогических вузов в области химии с использованием информационных технологий // Информатизация педагогического образования: материалы Международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 29-31 января 2007 г. / ГОУ ВПО «УГПУ». Екатеринбург, 2007. - Ч.2. - С. 227-232. 3. О.С. Зайцев Методика обучения химии / Зайцев О.С. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. – С.250. 4. Апостол, Н.А. Компьютерные технологии в формировании профессиональных умений будущих специалистов естественнонаучного профиля / Н.А. Апостол, Н.А. Коваленко, Е.В. Радион // Хiмiя: праблемы выкладання. – 2008. - №3. – С.49-52. 5. Карпович, Ж.С. Информационные технологии на уроках химии / Ж.С. Карпович // Хiмiя: праблемы выкладання. – 2008. - №7. – С.37-40. 6. Курдюмова, Т. Н. Компьютерная технология обучения химии: достоинства и недостатки / Т. Н. Курдюмова // Химия в школе. - 2002. - №8. - С. 35 – 37. 7. Курдюмова, Т. Н., Курдюмов, Г. М. Компьютерные обучающие игры. / Т. Н. Курдюмова, Г. М. Курдюмов // Химия. Методика преподавания. - 2004. - №1. - С. 75 – 77. 8. Макошина, В. Н., Мещерикова, Е. В. Использование компьютеров в обучении химии / В. Н. Макошина, Е. В. Мещерикова // Химия. Методика преподавания в школе. - 2002. - №6. - С. 55 – 60. 9. Нечиталова, Е. В. Информационные технологии на уроках химии. / Е. В. Нечиталова // Химия в школе. - 2005. - №3. - С. 13 – 15. 10. Раткевич, Е. Ю. Проблемы компьютеризации процесса образования / Е. Ю. Раткевич //Химия. Методика преподавания в школе. - 2001. - №1. - С.13 – 18. 11. Фельдман, И.Д. Создание и использование тематических компьютерных презентаций / И.Д. Фельдман //Химия в школе. - 2005.- №7. - С. 36 – 37. 12. Российский общеобразовательный портал. [Электронный ресурс]. / Коллекция: естественнонаучные эксперименты. – 2004. - Режим доступа: http://experiment.edu.ru - Дата доступа 02.10.2008. 13. Портал фундаментального химического образования России. [Электронный ресурс]. / Наука. Образование. Технологии. - 2004. - Режим доступа: http://www.chem.msu.su - Дата доступа 02.10.2008. Предметный указатель к у И информация · 4, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 18, 21 К компьютер · 5, 6, 7, 9, 13, 14, 18 компьютеризация · 2, 5, 6, 19, 26 О обучаемых · 6, 7, 8, 9, 17, 18 обучение · 4, 5, 6, 8, 9, 10, 14, 15, 16, 19, 26 Т технологии · 1, 2, 4, 5, 10, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 26 Х химия · 1, 4, 5, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 19, 21, 26 Интернет ресурсы в предметной области исследования 1. http://www.springerlink.com/ На сайте SpringerLink размещены сведения о публикациях транснациональной группы издательств Springer Science+Business Media , а также некоторых ее партнеров. Пользователи имеют право просматривать оглавления, ы статей, проводить поиск информации; зарегистрированные, кроме того, могут подписываться на получение по электронной почте оглавлений и результатов тематического поиска. На этом сайте всегда можно найти бесплатные журналы, временно доступные в течение достаточно длительного рекламного периода. SpringerLink содержит около 1250 научных журналов различного профиля. Перечень химических журналов находится на Главной странице библиотеки. 2. http://www.sciencedirect.com/science/journals/ Сайт издательства Elsevier , которое является лидером в области издания научной, технологической и медицинской литературы. Ему принадлежит более 1900 ведущих международных журналов. Все посетители ScienceDirect имеют доступ к оглавлениям, ам, сведениям об авторах и могут проводить поиск, как по отдельным полям, так и по полным текстам статей. Кроме того, Elsevier ежегодно открывает временный доступ к избранным периодическим изданиям, опубликованным в течение последних пяти лет. Зарегистрированные пользователи могут хранить на сайте тексты своих запросов и получать по электронной почте уведомления о свежих публикациях, удовлетворяющих этим поисковым заданиям. 3. http://pubs.acs.org/about.html Сайт American Chemical Society. ACS издает менее сорока журналов, но все они входят в группу наиболее авторитетных в мире. Всем пользователям доступны ы публикаций последнего десятилетия либо отсканированные (в формате PDF ) первые страницы более ранних статей — к ним из оглавлений ведут ссылки Abstract и First Page . 4. http://www.rsc.org/publishing/journals/ На сайте Royal Society of Chemistry (RSC) неподписчики могут провести поиск по полным текстам всех публикаций с 1841 г. по настоящее время; им доступны все библиографические описания, ы начиная с 1960-х гг., онлайновые дополнения к печатным статьям (Electronic Supplementary Information ). Бесплатны полные тексты статей за 1997–2002 гг., а в отдельных журналах постоянно или временно открыты и некоторые другие выпуски или их части. 5. http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/home/ Сайт издательства Wiley, который обладает несколькими порталами, содержащими его научную продукцию. С Главной страницы сайта цепочка гиперсвязей Journals → Chemistry ведет к алфавитному списку химических журналов раздела Chemistry Backfile Collection (1834-1999) , далее от названия периодического издания к Главной странице его архива, а с нее к Главной странице томов последних лет. 6. http://www.bentham.org/ Сайт издательства Bentham Science, которое публикует более полусотни журналов, в том числе, серии Current Reviews в области биохимии, органической, аналитической и медицинской химии. Все пользователи могут читать оглавления, ы; кроме того, бесплатны первые номера новых периодических изданий. 7. http://www.ch.cam.ac.uk/ChemJournals.html Сайт, содержащий списки, адреса химических журналов. Списки можно получить отсортированными по алфавиту, издательствам и тематической направленности. 8. http://www.organicworldwide.net/journals.html Сайт, содержащий алфавитный список журналов по органической химии с гиперсвязями, ведущими не только на Главную страницу, но и к последнему выпуску, архиву номеров, поисковому бланку и другим разделам соответствующего сайта. 9. http://www.genebee.msu.su/journals/chemist.html Сайт, содержащий списки химических журналов. Указаны адреса, периодичность выхода, степень доступности оглавлений, ов, полных текстов статей. 10. http://www.abc.chemistry.bsu.by/current/ Сайт, содержащий список адресов бесплатных химических и биохимических журналов. На странице http://www.abc.chemistry.bsu.by/current/trialjournal.html сообщается актуальная информация о рекламных кампаниях по предоставлению временного свободного доступа к журналам. Действующий личный сайт в WWW http://lukashevichm.narod.ru Граф научных интересов магистрантки Лукашевич М.В. химический факультет Специальность Химия Смежные специальности 02.00.09 – химия высоких энергий 1. Химические процессы, происходящие в различных объектах вследствие поглощения ими ионизирующих излучений: превращения воды и водных растворов различных веществ; радиолиз органических и неорганических веществ; превращения в твердых телах; радиационная полимеризация и радиационно-химические технологии. 02.00.11 - коллоидная химия и физико-химическая механика 1. Эмульсии, золи, пены, суспензии, аэрозоли, полуколлоидные растворы, поверхностные пленки, мембраны и пористые тела, наноструктурированные системы и их свойства. 2. Закономерности физико-химических процессов получения структурированных дисперсных систем, образования коагуляционных и кристаллизационных структур, совместного влияния добавок ПАВ и механического воздействия на их свойства. Основная специальность 02.00.04 - физическая химия 1.Изучение фундаментальных факторов, определяющих скорость химических реакций; механизмы сложных химических процессов. 2.Физико-химические основы процессов химической технологии. 3.Исследование закономерностей процессов изменения структуры и состава химических систем (кинетика и механизм химических реакций, каталитических процессов). Сопутствующие специальности 02.00.02 - аналитическая химия 1. Выявление и исследование химических и физических свойств веществ, используемых для качественного и количественного анализа материальных объектов. 2. Разработка и усовершенствование методов и средств анализа конкретных объектов. 02.00.06 – высокомолекулярные соединения 1.Решение технологических и экологических задач, связанных с первичной и вторичной переработкой полимерных материалов. Рециклинг полимеров. Презентация магистерской диссертации http://lukashevichm.narod.ru/roker.ppt Список литературы к выпускной работе 1. Минькова, Н.О. Об использовании ИКТ в подготовке сельских учителей в области химии / Н.О. Минькова // Педагогическая информатика. - 2006. - №4. - С.51-55. 2. Минькова, Н.О. Организация самостоятельной работы студентов педагогических вузов в области химии с использованием информационных технологий // Информатизация педагогического образования: материалы Международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 29-31 января 2007 г. / ГОУ ВПО «УГПУ». Екатеринбург, 2007. - Ч.2. - С. 227-232. 3. «Виртуальная химическая лаборатория» [Электронный ресурс]. – 2004. Режим доступа: http://www.nd.ru - Дата доступа 02.10.2008. 4. Российский общеобразовательный портал. [Электронный ресурс]. / Коллекция: естественнонаучные эксперименты. – 2004. - Режим доступа: http://experiment.edu.ru - Дата доступа 02.10.2008. 5. Портал фундаментального химического образования России. [Электронный ресурс]. / Наука. Образование. Технологии. - 2004. - Режим доступа: http://www.chem.msu.su - Дата доступа 02.10.2008. 6. О.С. Зайцев Методика обучения химии / Зайцев О.С. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. – С.250. 7. Апостол, Н.А. Компьютерные технологии в формировании профессиональных умений будущих специалистов естественнонаучного профиля / Н.А. Апостол, Н.А. Коваленко, Е.В. Радион // Хiмiя: праблемы выкладання. – 2008. - №3. – С.49-52. 8. Карпович, Ж.С. Информационные технологии на уроках химии / Ж.С. Карпович // Хiмiя: праблемы выкладання. – 2008. - №7. – С.37-40. 9. Курдюмова, Т. Н., Курдюмов, Г. М. Компьютерные обучающие игры. / Т. Н. Курдюмова, Г. М. Курдюмов // Химия. Методика преподавания. - 2004. - №1. - С. 75 – 77. 10. Макошина, В. Н., Мещерикова, Е. В. Использование компьютеров в обучении химии / В. Н. Макошина, Е. В. Мещерикова // Химия. Методика преподавания в школе. - 2002. - №6. - С. 55 – 60. 11. Нечиталова, Е. В. Информационные технологии на уроках химии. / Е. В. Нечиталова // Химия в школе. - 2005. - №3. - С. 13 – 15. 12. Раткевич, Е. Ю. Проблемы компьютеризации процесса образования / Е. Ю. Раткевич //Химия. Методика преподавания в школе. - 2001. - №1. - С.13 – 18. 13. Фельдман, И.Д. Создание и использование тематических компьютерных презентаций / И.Д. Фельдман //Химия в школе. - 2005.- №7. - С. 36 – 37. 14. Курдюмова, Т. Н. Компьютерная технология обучения химии: достоинства и недостатки / Т. Н. Курдюмова // Химия в школе. - 2002. - №8. - С. 35 – 37.