· Усиление познавательного интереса.
Недостатки работы с виртуальными лабораториями [24]:
При использовании виртуальных лабораторий школьник, в силу своей неопытности, не сможет отличить виртуальный мир от реального, то есть модельные объекты, созданные компьютером, полностью вытеснят объекты реально существующего окружающего мира.
Библиотеки мультимедиа-объектов
Современное обучение уже трудно представить без технологии мультимедиа (англ. multimedia– многокомпонентная среда), которая позволяет использовать текст, графику, аудио, видео и мультипликацию в режиме диалога и тем самым расширяет области применения компьютера в учебном процессе. Изобразительный ряд, включая образное мышление, помогает обучаемому целостно воспринимать предлагаемый материал. Появляется возможность совмещать теоретический и демонстрационный материалы. Для обучения химии с использованием подобных мультимедиа-объектов создано достаточно много разнообразных электронных изданий: «Уроки химии Кирилла и Мефодия 8-11 класс», «Библиотека электронных наглядных пособий «Химия» (БЭНП)», «Открытая химия 2.5», «1С: Репетитор. Химия», «1С: Образовательная коллекция. «Химия для всех XXI: Самоучитель решению химических задач», «1С: Образовательная коллекция. Общая и неорганическая химия. 10-11 класс», «1С: Образовательная коллекция. Органическая химия. 10-11 класс», «Химия-8 (4CD)» [30].
Применение метода компьютерных проектов в обучении химии.
Использование метода проектов подразумевает использование терминологии. Программа Intel «Обучение для будущего» определяет учебный проект как организационную форму работы, которая (в отличие от занятия или учебного мероприятия) ориентирована на изучение законченной учебной темы или учебного раздела и составляет часть стандартного учебного курса или нескольких курсов [16]. В школе его можно рассматривать как совместную учебно-познавательную, исследовательскую, творческую или игровую деятельность учащихся-партнёров, имеющую общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленные на достижение общего результата по решению какой-либо проблемы, значимой для участников проекта [23].
Использование метода проектов в обучении химии позволяет не только и не столько учить, сколько учиться, направлять познавательную деятельность обучаемого [22].
Ведущая роль отводится развитию умений пользоваться знаниями. Знания должны быть востребованы в собственном социальном опыте, усилить практическую направленность обучения химии.
Практикуемая в школе проектная деятельность по химии заключается в создании компьютерных программ, эффективно используемых на уроках изучения нового материала (презентации, сайты для лекций), при отработке умений и навыков (обучающие программы, тестирование), во время проведения химического практикума, при контроле знаний, умений и навыков [22].
Проектную деятельность можно рассматривать и как особое направление внеклассной работы, тесно связанное с учебным процессом и способствующее развитию межпредметных связей (химия, информатика, биология, физика, экология).
В зависимости от доминирующего при выполнении проекта по химии метода, ученикам может быть предложено выполнение проектов трёх типов [27]:
1) информационного, направленного на работу с информацией о каком-либо объекте, явлении, ознакомление с информацией, её анализ и обобщение. Работа ведётся с научной литературой и Интернетом.
2) исследовательского, который по структуре приближен к подлинному научному исследованию: доказательство актуальности темы, определение проблемы, предмета и объекта исследования, обозначение задачи, методов, источников информации, выдвижение гипотез, обобщение результатов, выводы, оформление результатов, обозначение новых проблем.
3) практико-ориентированного, в котором с самого начала четко обозначается результат деятельности, ориентированный на интересы какой-либо группы людей; выполнение таких проектов требует распределения ролей участников, плана действий, внешней экспертизы.
Включение в образовательный процесс метода проектов принципиально изменило подход к творчеству: важен не только конечный результат, но и поиск его, творческая активность, исследовательский опыт, сам процесс творчества [22].
Проектная деятельность открывает большие возможности для приобретения личного и профессионального опыта, позволяет вырабатывать у учеников стремление и умение самостоятельно добывать и умело использовать знания, отстаивать свою точку зрения, даёт возможность приобрести коммуникативные навыки и умения, что особенно важно для дальнейшего выбора профессии. [22].
Нынешнее применение компьютеров в школе использует чисто экстенсивный подход: традиционные учебные курсы просто перекладываются на экран монитора. Но только с опорой на персонифицированное обучение с чёткой индивидуализированной дидактической задачей адекватной личностной направленности учащихся и педагогической технологией, способной решить эту задачу, можно произвести качественный образовательный скачок [4]. Программное обеспечение учебного назначения активно разрабатывается, но отношение к методике их создания и использования зачастую недопустимо небрежное [23]. То есть сегодня одним из основных факторов, препятствующих проникновению информационных компьютерных технологий (ИКТ) в предметное обучение (в частности обучение химии), является проблема методики.
Внедрение информационных компьютерных технологий в учебный процесс подразумевает этапы [23]:
1. Начальный этап: минимизация временных и моральных затрат учителя; использование ИКТ на факультативных занятиях с небольшой группой заинтересованных и относительно хорошо подготовленных учащихся.
2. Второй этап: учитель использует компьютер для сопровождения изложения нового материала (использование электронных библиотек).
3. Третий этап: выходы в компьютерный класс на занятия, тренинг навыков решения задач, контроль знаний, использование интерактивных тренажеров и задачников.
4. Четвертый этап: создание с помощью ИКТ продуктов (web-сайтов, мультимедийных презентаций и т.п.).
1.3 Цифровая лаборатория «Архимед» – новое поколение школьных естественно-научных лабораторий
Цифровые лаборатории «Архимед» – это новое поколение естественно-научных лабораторий – оборудование для проведения широкого спектра исследований, демонстраций, лабораторных работ [35].
По сравнению с традиционными лабораториями "Архимед" позволяет существенно сократить время на организацию и проведение работ, повышает точность и наглядность экспериментов, предоставляет практически неограниченные возможности по обработке и анализу полученных данных [17].
Использование цифровой лаборатории «Архимед» способствует освоению понятий и навыков в смежных образовательных областях [3, 5, 13, 14]:
· современные информационные технологии
· современное оборудование исследовательской лаборатории
· математические функции и графики, математическая обработка экспериментальных данных, статистика, приближенные вычисления, интерполяция и аппроксимация
· методика проведения исследований, составление отчетов, презентация проведенной работы [40].
1.3.1 Цифровая лаборатория «Архимед» в преподавании химии
Освоение техники работы с использованием цифровой лаборатории «Архимед» позволяет осуществить дифференцированный подход и развить у учащихся интерес к самостоятельной исследовательской деятельности. Эксперименты, проводимые с помощью цифровой лаборатории «Архимед» очень наглядны и эффективны, это даёт возможность лучше понять и запомнить тему. С цифровыми лабораториями можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Их применение значительно повышает наглядность, как в ходе самой работы, так и при обработке результатов [3].
Применение исследовательского подхода к обучению создаёт условия для приобретения учащимися навыков научного анализа явлений природы, осмыслению взаимодействия общества и природы, осознанию значимости своей практической помощи природе.
Освоив работу с цифровой лабораторией «Архимед» каждый учитель сможет разрабатывать свои интересные лабораторные опыты, которые сделают процесс обучения более интересным и запоминающимся [3].
Достоинства цифровых лабораторий [3].
1. Получение данных, недоступных в традиционных учебных экспериментах.
2. Возможность производить удобную обработку результатов эксперимента.
3. Автоматизация сбора и обработки данных экономит время и силы учащихся и позволяет сосредоточить внимание на сути исследования.
4. Повышение уровня знаний по химии за счёт активной деятельности учащихся в ходе экспериментальной исследовательской работы.
5. Способствуют раскрытию творческого потенциала учащихся [14].
6. Уменьшают время, затрачиваемое учителем и учащимся на организацию и проведение фронтального и демонстрационного эксперимента.
7. Повышают степень наглядности эксперимента и его результата
8. Позволяют проводить измерения в природных, полевых условиях
9. Способствуют решению и освоению межпредметных задач
В состав цифровых лабораторий «Архимед» входят: (рис. 1)
1. Карманный компьютер (КПК). Устройство NOVA5000 – это специализированный портативный компьютер компании FourierSystems, предназначенный для учебно-исследовательской деятельности. NOVA5000 объединяет стандартный интерфейс платформы WindowsCE 5.0, регистратор данных и инструментарий для математических вычислений.
Основные характеристики NOVA5000:
1. Операционная система Windows CE5.0;
2. Полнофункциональный Интернет посредством Ethernet или встроенного WiFi;
3. Поддержка удалённого рабочего стола для доступа с Сервера терминалов;
4. Поддержка электронной почты и веб-браузер;