Створення електронних засобів для вивчення хімії

УДК 331.101.362:658.152

 

СТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ

ДЛЯ ВИВЧЕННЯ ХІМІЇ

 

Одним із пріоритетних напрямків  процесу інформатизації є впровадження засобів нових інформаційних  технологій у систему освіти.

Завдяки створенню електронних  освітніх ресурсів можливий активний обмін інформацією між студентами й викладачем, а також між самими студентами, з використанням у максимальному ступені сучасних засобів нових інформаційних технологій (аудіовізуальні засоби, персональні комп'ютери, засоби телекомунікацій).

У зв'язку із цим у цей час усе більше уваги приділяється електронним посібникам, як засобам самостійної освіти й складової частини дистанційного освіти. Іх достоїнствами є доступність, адекватність рівню розвитку сучасних наукових знань, оновлення інформаційного матеріалу. Электронні  посібника істотно підвищують якість візуальної інформації.

Підчас розробки такого інформаційно-освітнього середовища упор робиться на самостійну роботу студентів, їхню колективну творчість, проведення міні-досліджень різного рівня.

При цьому до особливостей освітніх електронних продуктів  відносять [1]:

• Інтерактив (взаємодія) - почергові дії кожної зі сторін діалогу користувач – комп'ютер».
• Мультимедіа - подання об'єктів і процесів не традиційним текстовим описом, а за допомогою фото, відео, графіки, анімації, звуку.
• Моделінг - моделювання реальних об'єктів і процесів з метою їхнього дослідження.
• Комунікативність - можливість безпосереднього спілкування, оперативність надання інформації, контроль за станом процесу.
• Продуктивність - автоматизація нетворчих, рутинних операцій, що віднімають у людини багато сил і часу.

Основним завданням  створення електронних посібниів для вивчення хімії є створення зручних інструментів освоєння навчального матеріалу. Основна проблема, що виникає підчас створення такого проекту, полягає в організації проведення практичних та лабораторних робіт і, насамперед, це відноситься до хімічних дисциплін. Застосування сучасних ЕОМ підчас навчання хімії не може зводитися лише до прискорення розрахунків. Воно повинне бути спрямоване на більше глибоке розуміння учнями досліджуваних процесів та явищ. Цього можна досягти через такі засоби, як маніпуляція звуком і відео для досягнення спецефектів, синтез й відтворення звуку і відео, включаючи анімацію й інтеграцію всього цього в єдину мультимедіа-презентацію.

Вимоги до таких програмних продуктів наступні [2]:

• варіативність  виконання експерименту;
• можливість виконувати кількісні розрахунки на підставі даних, отриманих у ході експерименту;
• наявність короткої, покрокової інструкції;
• простий інтерфейс і графіка, що дозволяє розміщати програмний продукт в Інтернеті.

Насьогодні основними  тенденціями в розробці електронних  навчальних видань по хімії є:

1. Електронна бібліотека – розподілена інформаційна система, що дозволяє надійно зберігати й ефективно використовувати різнорідні колекції електронних документів. Зміст одної з них наведений на рисунку 1).

Рисунок 1 – Приклад електронної бібліотеки

 

2. Мультимедійний підручник - це програмно-методичний комплекс, що забезпечує можливість самостійного або при участі викладача засвоєння навчального курсу або його значного розділу за допомогою набору мультимедиа компонентів, що відображають об'єкти, процеси, явища в даній предметній області: ілюстрацій, відео-фрагментів, анімації  й трьохмірних моделей.

Рисунок 2 – Сторінка мультимедіа-підручника TeachPro

 

Серед них найбільш відомі: мультимедійні навчальні курси “TeachPro: Химия Для Абитуриентов” (наведений вище на рисунку 2); “Открытая Химия 2.5” (Московський фізико-технічний інститут); англомовні навчальні комплекси “Physical Chemistry 4e” та “Polychem”, що включають інтерактивні мультимедійні навчальні програми й інструменти моделювання по хімії; серія “1С:Образовательная коллекция - Химия для всех ХХI” та “1С:Репетитор. Химия” та інші.

3. Віртуальні лабораторії – дозволяють моделювати об'єкти й процеси навколишнього світу, а також організовувати комп'ютерний доступ до реального лабораторного устаткування. У цей час вибір віртуальних хімічних лабораторій обмежений. В основному це закордонні програмні продукти:

Модель Chemlab (розроблювач: McMaster University) [4]. У ній представлені покрокові текстові інструкції, поле для реєстрації спостережень і поле для виконання експерименту. В основному виконуються роботи ілюстративного характеру (рисунок 3). Програмний продукт Virtual Chemistry Laboratory – розроблений в Carnegie Mellon University (США) [5], аналогічний моделі Chemlab (рисунок 4).

Дані лабораторії дозволяють виконувати досить велику кількість експериментальних робіт із неорганічної хімії.

Рисунок 3 -  Модель віртуального практикуму Chemlab

 

Рисунок 4 - Модель віртуального практикуму Virtual Chemistry Laboratory

 

Віртуальні лабораторії дозволяють  моделювати об'єкти й процеси навколишнього світу, а також організовувати комп'ютерний доступ до реального лабораторного обладнання.

Створення інтерактивного практикуму для вивчення хімії засновано  на вивченні підходів до створення  освітніх Web-ресурсів та реалізації обчислювальних процедур.

Слід зазначити, що підчас створення мультимедійних гіпертекстових ресурсів і мультимедійних сторінок для мережі Інтернет найчастіше використовуються наступні мови й інструменти, такі як:

• Мова розмітки гіпертексту (HTML) – стандартна мова, яка використовується в Інтернет для створення, форматування й демонстрації інформаційних сторінок.

Для створення багатьох освітних ресурсів широко використовуються різні HTML-редактори. Треба при цьому враховувати, що мова HTML досить динамічно розвивається, так що ресурси, що задовольняють новому стандарту мови, можуть некоректно відтворюватися старими версіями браузерів. Крім того, використання браузерів для перегляду накладає додаткові обмеження на характер подання навчальної мультимедіа інформації.

• Мова Java – спеціалізована об’єктно-орієнтована мова програмування, розроблена спеціально для використання інтерактивної графіки й анімації в ресурсах Інтернет. Застосування Java-апплетів, що дозволяють здійснити природну інтеграцію чисельного розрахунку й графічної візуалізації разом із можливістю створення зручного інтерфейсу користувача, роблять Java дуже перспективною підчас розробки додатків, що обслуговують фізичні процеси. Багато готових додатків (Java applets) доступні в Інтернет і їх можна вивантажити на комп'ютер користувача для подальшого використання підчас створення власних інформаційних мережних і немережевих мультимедіа-ресурсів.
• Мова VRML (Virtual Reality Modeling Language) дозволяє створювати й розміщати в мережі об'ємні тривимірні об'єкти, що створюють ілюзію реального об'єкта набагато сильніше, ніж прості анімації. Подібні тривимірні об'єкти залежно від їх "обсягу" прийнято називати "віртуальними кімнатами", "віртуальними галереями" й "світами".
• CGI (Common Gateway Interface) – по суті є не мовою програмування, а специфікацією, що описує правила збору інформації й створення баз даних. Розроблювачі використовують мову PERL або яку-небудь іншу мову для того, щоб створювати CGI-програми, які дозволяють розміщати в мережі й забезпечувати роботу "динамічних документів". Так, наприклад, користувачі зіштовхуються з подібними програмами, заповнюючи в режимі реального часу на Інтернет-сторінках бланки анкет і відкликань, відповідаючи на запитання тестів і т.ін.

Існує безліч інструментальних середовищ для створення мультимедіа-ресурсів, що дозволяють створювати повнофункціональні мультимедійні додатки [3]. Такі пакети, як Macromedia Director або Authoware Professional є високопрофесійними й дорогими засобами розробки, у той час, як: FrontPage, mPower 4.0, HyperStudio 4.0 й Web Workshop Pro є їх більш простими й дешевими аналогами. Такі засоби, як PowerPoint і текстові редактори (наприклад, Word) також можуть бути використані для створення найпростіших мультимедіа-ресурсів.

Системи програмування, що використовуються для створення локальних компонентів, дозволяють включати в мультимедіа курс і звертання до ресурсів мережі Інтернет, інтегруючи мережні й локальні освітні ресурси.

Рішення розрахункових  хімічних завдань – перший етап застосування ЕОМ у процесі навчання хімії. Вивчення кількісних відносин повинне сприяти надбанню учнями міцних знань, розвитку логічного мислення підчас вивчення хімічних явищ.

 

Список літератури

 

1. Осин, А.В. Мультимедиа в образовании: контекст информатизации [Текст] / А.В. Осин. - М.: Агентство "Издательский сервис", 2004. - 320 с.
2. Григорьева, Л. С. Использование виртуальной химической лаборатории при дистанционном обучении [Электронний ресурс]/ Л. С. Григорьева, В. А. Григорьев // The Emissia Offline Letters: научно-педагогический интернет-журнал. – 2010. – Режим доступа: <URL: http://www.emissia.org/>.
3. Якобсен, Й. Концепция разработки Web-сайтов. Как успешно разработать Web-сайт с применением мультимедиа-технологий [Текст] / Якобсен, Й. – М.: НТ Пресс, 2006. – 512 с.
4. Model Science Software [Электронний ресурс]. Режим доступа: <URL: http://www.modelscience.com/>.
5. The ChemCollective. Virtual Lab Simulator [Электронний ресурс]. – Режим доступа: <URL: http://www.chemcollective.org/vlab/vlab.php >.