Информационные технологии обучения на уроках химии в средней школе

Кантария Г.В.

Самара, школа № 124

Дерябина Г.И

Самарский государственный университет

Учителя средней школы, занятые преподаванием дисциплин естественно-научного цикла (в том числе химии), сталкиваются со следующей проблемой: с одной стороны, постоянно увеличивается объем информации, которую должен усвоить ученик согласно современным программам (критерии усвоения учебного материала в них четко сформулированы), с другой стороны, сокращается время, отводимое учебными планами на изучение данных дисциплин. Это противоречие может быть преодолено только за счет внедрения высококачественных средств обучения: хороших учебников с полным комплектом приложений (сборников задач и упражнений, тетрадей на печатной основе и т.п.) и интенсивных технологий обучения, позволяющих сократить время обучения и повысить его качество.

Особые трудности у школьников возникают при изучении органической химии. Этот раздел химической науки очень сложен для усвоения детьми, поскольку у них еще плохо сформировано пространственное воображение, которое необходимо для понимания свойств сложных по конструкции молекул. Типовые учебники по органической химии имеют ряд существенных недостатков. Например, в учебниках [1, 2] обильный фактический материал плохо подкреплен теоретическими положениями, которые приведены не в полной мере и включаются в изложение отдельными фрагментами без акцента на общность теории; нет системы упражнений по закреплению теоретического материала; низко качество иллюстраций моделей молекул и химических связей; допущены неточности и фактические ошибки. Отсутствие в большинстве типовых учебников логической последовательности в изложении основных теоретических положений органической химии, усвоение которых помогает ее осознанному изучению, нередко вынуждает учащихся прибегать к механическому заучиванию большого объема фактического материала.

К сожалению, освоение органической химии в средней школе подкрепляется в основном учебной литературой, а современные информационные технологии используются в этих целях довольно редко. В связи с этим, коллективом сотрудников химического факультета СамГУ, ЦНИТ СГАУ и школы №124 г. Самары разработан электронный мультимедийный учебник по органической химии для 10-11 классов. При разработке учебника использовалась технология КАДИС [3]. Созданы различные версии учебника: on-лайновая версия для использования в Интернет (http://cnit.ssau.ru/organics, www.uic.ssu.samara.ru/~chemistry) и две off-лайновые (на CD-ROM под WINDOWS 95/98 и на дискетах под MS DOS).

Учебник состоит из шести частей: 1. Введение в органическую химию (теория строения, природа связи, классификация органических соединений, типы реакций); 2. Углеводороды; 3. Методика решения задач; 4. Кислородсодержащие соединения; 5. Азотсодержащие соединения; 6. Высокомолекулярные соединения. Каждая часть учебника подкреплена контрольными вопросами и упражнениями для активизации, осмысления и закрепления теории.

Структура учебника предусматривает освоение учебного материала на двух уровнях. Первый уровень соответствует требованиям общеобразовательного стандарта, второй - предназначен для углубленного изучения химии. Материал второго уровня представлен, как правило, мелким шрифтом или в виде гиперссылок (электронные эффекты заместителей, механизмы реакций и т.п.).

При разработке учебника авторский коллектив исходил из того, что успех в изучении органической химии во многом зависит от формирования у учащихся образных представлений о химическом, электронном и пространственном строении органических молекул и его влиянии на свойства вещества. Особое внимание уделялось структурированию учебного материала, легкости навигации при его изучении и применению средств мультимедиа. Учебные тексты сопровождаются большим количеством графических иллюстраций, анимаций (в том числе трехмерных) и управляемых виртуальных моделей, использована система гипертекста, перекрестные ссылки и т.п. Учебник содержит материал для закрепления теории в виде тестовых заданий для различных уровней усвоения. Контроль знаний может осуществляться выборочно и по билетам. Кроме того, в состав учебника входят прикладные программы для учебных исследований на математических моделях (раздел "Природа химической связи") и развивающие химические игры.

При работе с данным учебником учитель может использовать разные схемы уроков, опирающиеся на типовые сценарии взаимодействия учащихся с компьютером, предусмотренные технологией КАДИС. Например, после объяснения учебного материала учителем учащиеся могут просмотреть теорию по электронному учебнику, поработать со словарем терминов, осуществив тренаж и самоконтроль, а затем пройти контроль по билетам. Возможен просмотр теории без предварительного объяснения учителя, затем выборочный контроль с анализом ошибок и контроль по билетам, а также и другие варианты уроков. Работа учителя в значительной мере облегчена тем, что контроль знаний учащихся ведется автоматически, в журнале анализируется усвоение отдельных учебных элементов, что позволяет выявить пробелы и наметить пути их устранения.

Данный учебник использовался на уроках химии в средней школе № 124 с сентября 1999 г. Проведен сравнительный анализ успеваемости учащихся трех 10-х классов, в одном из которых при изучении химии использовался электронный учебник. Результаты первого полугодия показали 100% успеваемость и более высокое качество знаний химии в данном классе по сравнению с двумя другими, более сильными классами, где показатели качества знаний, например, по математике и физике значительно выше. Оценка эффективности проведенных занятий свидетельствует не только о повышении успеваемости и качества знаний, но и возможности ускоренного получения и усвоения знаний, более глубоком понимании особенностей строения вещества и умении прогнозировать (а не заучивать!) его свойства, повышенном интересе учащихся к занятиям и облегчении труда учителя.

Литература:
1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия 10. - М.: Просвещение, 1996.
2. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия 11. - М.: Просвещение, 1996.
3. Соловов А.В. Проектирование компьютерных систем учебного назначения /Учебное пособие. - Самара: СГАУ, 1995. - 140 с.