ХИМИЯ БОЙЫНША ВИРТУАЛДЫ ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫСТАРДЫ ҚҰРУ ӘДІСТЕМЕСІ

Бұл салада таралуы мен сұранысы бойынша мектеп оқушылары мен талапкерлерге арналған "Химия 8-11 сынып – виртуалды зертхана" МарГТУ [4] көш бастап тұр; virtulab химиясы бойынша интерактивті практикалық жұмыстар мен тәжірибелер де белгілі (http://www.virtulab.net/). жоғары білім деңгейінде орыс тілді ресурстар арасында білім беру құралдары нарығында юбка виртуалды химиялық зертханалары бар, жоғары оқу орындарының өзіндік (және, әдетте, жабық) әзірлемелері және шет тілдеріндегі бірқатар ресурстар. Химия бойынша қол жетімді виртуалды зертханалардың сипаттамасы бірнеше рет келтірілген [2,4], олардың тізімі толықтырылатыны сөзсіз. Виртуалды зертханалар химия және химиялық пәндерді оқыту тәжірибесінде өз орнын сенімді түрде алады, сонымен бірге оларды қолданудың теориялық және әдістемелік негіздері және олардың негізінде виртуалды зертханалық жұмыстарды құру енді ғана қалыптаса бастады. Тіпті "химия бойынша виртуалды зертханалық жұмыс" терминінің өзі қазіргі уақытта басқа ұғымдармен, соның ішінде химия мен виртуалды химиялық экспериментті оқытудағы виртуалды зертхана ұғымымен байланысты дәл көрсететін негізделген анықтаманы алған жоқ.

Тұжырымдамалық және терминологиялық аппаратты бастапқы ретінде нақтылау үшін оқыту теориясы мен әдістемесінің ғылыми саласында қолданылатын "химиялық эксперимент" терминін қолданамыз. Химиялық эксперимент-бұл химияны оқытудың белгілі бір құралы, білімнің қайнар көзі мен маңызды әдісі ретінде қызмет етеді, ол студенттерді тек объектілер мен құбылыстармен ғана емес, сонымен қатар химия ғылымының әдістерімен де таныстырады [5, Б.117]. Химиялық эксперимент барысында студенттер бақылау, талдау, қорытынды жасау, Жабдықтар мен реактивтерді өңдеу қабілетіне ие болады. Мыналарды ажыратыңыз: демонстрациялық және студенттік/студенттік эксперимент; тәжірибелер (химиялық заттың жеке жақтарын зерттеуге көмектеседі), зертханалық жұмыстар (зертханалық тәжірибелер жиынтығы химиялық заттар мен процестердің көптеген жақтарын зерттеуге мүмкіндік береді), практикалық сабақтар, зертханалық практикум; үйдегі эксперимент, зерттеу эксперименті және т.б. Химиялық эксперимент табиғи, психикалық және виртуалды болуы мүмкін. "Виртуалды ""мүмкін, физикалық инкарнациясы жоқ" дегенді білдіреді; виртуалды шындық-компьютерлік құрылғылардың көмегімен нақты жағдайды имитациялау; ол негізінен оқу мақсатында қолданылады; осыған байланысты виртуалды экспериментті кейде Имитациялық немесе компьютерлік эксперимент деп атайды. Қазіргі ГОСТ [3] сәйкес," виртуалды " – бұл ақпаратты өңдеу жүйесіндегі процесті немесе құрылғыны сипаттайтын анықтама, олардың барлық функциялары басқа құралдармен жүзеге асырылатындықтан, нақты бар болып көрінеді; телекоммуникация құралдарын пайдалануға байланысты кеңінен қолданылады. Осылайша, виртуалды Химиялық эксперимент-химия бойынша оқу экспериментінің бір түрі; оның табиғидан басты айырмашылығы-химиялық процестер мен құбылыстарды көрсету немесе модельдеу құралы компьютерлік техника [1, б.91] болып табылады, оны орындау кезінде студент нақты заттардың сыртқы түрі мен функцияларын қайталайтын заттар мен жабдық компоненттерінің бейнелерімен жұмыс істейді, яғни виртуалды зертхананы қолданады. Химияны оқытудағы виртуалды зертхананы біз оның негізгі функциясын – білім беру мақсатында химиялық эксперимент жүргізуді жүзеге асыратын оқу химия зертханасының компьютерлік имитациясы деп түсінеміз. Техникалық тұрғыдан виртуалды зертхананың жұмыс істеуі компьютерлік техниканың бағдарламалық-аппараттық құралдарымен, зерттелетін химиялық процестің барысы немесе химиялық объектінің қасиеттерінің көріністері туралы болжамдардың дидактикалық – мазмұнды және әдістемелік негізделген жүйесімен қамтамасыз етіледі, оның негізінде виртуалды зертхананың пайдаланушының әрекеттеріне жауап беруінің мүмкін нұсқаларының бірі жасалады. Виртуалды зертхана виртуалды экспериментті құру және орындау құралы бола отырып, жоғары технологиялық ақпараттық білім беру ортасының элементі ретінде әрекет етеді. Химия бойынша виртуалды зертханалық жұмыс-химиялық объектіні немесе процесті зерттеудің жалпы мақсатымен біріктірілген тәжірибелер жиынтығы түріндегі виртуалды Химиялық эксперимент.

Химия бойынша виртуалды зертханалық жұмысты құру әдістемесін қарастырыңыз (оның моделі 1-суретте келтірілген) "ерітінділер"тақырыбындағы зертханалық жұмыстың нақты мысалында.

Виртуалды зертханалық жұмысты құру зертханалық жұмыстың мақсаттарын қою, виртуалды зертхананы таңдау, виртуалды имитатордың мүмкіндіктерін анықтау, мақсаттарды түзету, мазмұндық және дидактикалық міндеттерді анықтау, сценарий құру, сынақтан өткізу, бағалау және талдау кезеңдерінен тұрады.виртуалды эксперимент процесі мен нәтижесінің сенімділігі мен заттай, сценарийді түзету және әдістемелік ұсыныстар жасау.

Мақсат қою кезеңі материалдық, техникалық, уақытша, кадрлық ресурстарды, сондай-ақ білім алушылардың жеке және жас ерекшеліктерін ескере отырып, білім беру нәтижесіне қол жеткізу үшін рұқсат етілген ауытқулар шегін белгілей отырып, жоспарланған зертханалық жұмыстың мақсаттарын таңдау процесін білдіреді. Біздің мысалда мақсат ерітінділерді дайындау және олардың қасиеттерін зерттеу болды; жұмыс студенттердің өзіндік аудиториядан тыс оқу қызметіне арналған. Ерітінділер тақырыбы химия бойынша жоғары оқу орындарының көпшілігінде қозғалады, сонымен қатар ерітінділерді дайындау және онымен жұмыс істеу дағдылары күнделікті өмірде және кез-келген кәсіби қызметте сұранысқа ие. Сондықтан жұмыстың мақсатына мыналар кірді: ерітіндінің молярлық және пайыздық концентрациясын, берілген концентрацияның ерітіндісін дайындау үшін қажетті зат пен еріткіштің мөлшерін есептеу дағдыларын бекіту; ерітінділерді дайындау операцияларының алгоритмі мен техникасын пысықтау (заттарды өлшеу, көлемді өлшеу және т. б.); еріген кезде пайда болатын құбылыстарды зерттеу-жылу шығару немесе сіңіру, диссоциация, электр өткізгіштігінің өзгеруі, қоршаған ортаның рН өзгеруі және т. б.

Виртуалды зертхананы таңдау кезеңі. Виртуалды зертхананы таңдау бірқатар жағдайларға байланысты: ресурсқа қол жеткізу режимі, оны пайдаланудың қаржылық шарттары, Тіл және интерфейстің күрделілігі, және, әрине, мазмұны, яғни осы зертхана пайдаланушыға жоспарланған зертханалық жұмыстың мақсаттарына жету үшін беретін немесе бермейтін мүмкіндіктер. Біз ашық тегін қол жетімді зертханаларға назар аудардық, олармен жұмыс істеу үшін пайдаланушының деңгейінде компьютерді иелену жеткілікті болар еді, бастапқыда интерактивтілігі төмен зертханалардан бас тартты, яғни тек химиялық тәжірибені пассивті бақылаудың нұсқаларына мүмкіндік береді. Көп салалы және тақырыптық жоспардың бірнеше жобаларын зерттей отырып, біз білетін зертханалардың ешқайсысы қойылған талаптарға толық сәйкес келмейді деген қорытындыға келдік, атап айтқанда: оқушыға өлшеу, көлемді өлшеу, еріту операцияларын жүргізу арқылы еритін зат пен еріткіштің алдын ала есептелген мөлшеріне сәйкес берілген концентрация ерітіндісін дайындауға мүмкіндік беру, дайындықтың дұрыстығына көз жеткізу, сондай-ақ ерумен бірге жүретін процестерді бақылаңыз. Дегенмен, біз irydiumchemistrylab виртуалды зертханасына [7] тоқтадық, оның артықшылығы бағдарламаға араласу және жеке виртуалды экспериментті жобалау мүмкіндігі.

Таңдалған зертхананың виртуалды имитаторының мүмкіндіктерін анықтау келесілерді көрсетті. Реактивтер жиынтығына қатысты-әр түрлі концентрациядағы ерітінділер бар (19 MNaOH, 15 MHClO4 және басқалары), су ең маңызды еріткіш ретінде, бірақ іс жүзінде қатты заттар жоқ; дегенмен, Authoring Tool қосымшасы заттардың термодинамикалық сипаттамаларын қолдана отырып, зертханаға қосымша реактивтерді енгізуге мүмкіндік береді. Жабдыққа әртүрлі дәлдіктегі өлшеуіш ыдыстар жиынтығы (цилиндрлер, тамшуырлар, бюреткалар), аналитикалық таразылар, рН-метр, температура датчигі, қыздыру элементі, сондай-ақ ерітіндідегі бөлшектердің концентрациясын көрсететін апплет кіреді. Электр өткізгіштік, тұтқырлық, беттік керілу сияқты ерітіндінің сипаттамаларын зерттеу мүмкіндігі қарастырылмаған. Виртуалды зертханадағы процестер өте қысқа мерзімде жүреді, бұл химиялық процестердің жылдамдығын зерттеуді шектейді. Виртуалды имитатордың мүмкіндіктеріне сүйене отырып, мақсаттарды түзету жүргізілді, атап айтқанда ерітінділердің электр өткізгіштігін зерттеу алынып тасталды, бірақ температураның Заттардың ерігіштігіне әсерін зерттеу қосылды. Зертханалық жұмыстың мақсаттарын анықтау кезінде біз күтілетін нәтижелерден бастадық: студенттерде ерітінділерді дайындаудың практикалық дағдысы қалыптасуы керек, оның ішінде жеке операциялардың алгоритмдерін игеру керек, олар күшті және әлсіз электролиттердің диссоциациясы кезінде ерітіндідегі бөлшектер санының өзгеруі, аниондар мен катиондар санының қатынасы туралы қорытынды жасауы керек. симметриялы емес электролиттер еріген жағдайда, жылу әсерінің себептері туралы еріген кезде.