Проектирование современного занятия с использованием цифровых образовательных ресурсов на уроке химии как средство формирования информационной и естественнонаучной грамотности учащихся

Проектирование современного занятия с использованием цифровых образовательных ресурсов на уроке химии как средство формирования информационной и естественнонаучной грамотности учащихся

Вечёрко Т.А. учитель химии

ГУО «Средняя школа аг.Вулька-2»

Современные информационно-коммуникативные технологии являются неотъемлемую часть целостного образовательного процесса. в современной школе, которые позволяют повысить мотивацию обучающихся, интерес к обучению, повышает эффективность процесса обучения. В настоящее время разрабатываются различные компьютерные программы, виртуальные лаборатории, цифровые лаборатории, которые активно используются в школах. Школы оснащаются современным оборудованием. Актуальной задачей становится разработка методики использования цифровых образовательных ресурсов на уроках химии.

Актуальность применения цифровых образовательных ресурсов на уроках химии обусловлена тем, что одной из приоритетных задач, стоящих перед учителем химии в современной школе, является повышение эффективности педагогического процесса, необходимого для успешного усвоения знаний обучающимися. Учителю химии, идущему в ногу со временем, учитывающему на своих уроках последние достижения в области усвоения знаний, необходимо не только передавать знания обучающимся, но и стимулировать их к дальнейшему изучению предмета, мотивируя к получению навыков и умений, выходящих за рамки школьного курса по данной дисциплине, способствующих в будущем их профессиональному росту и становлению в качестве высоко-квалифицированных специалистов в науке. Однако, как показывает практика, большинство учащихся не заинтересованы в изучении предмета химии даже в рамках школьного курса обучения.

Можно выделить несколько причин подобного отношения к предмету: во-первых, сложность и специфичность самой химии как дисциплины. Для понимания предмета от учащегося требуется не только знание свойств химических элементов и веществ, понятий и терминов, в которых нужно уметь ориентироваться, но и умение составлять и записывать уравнения реакций, которые базируются на формулах. Последнее требует от учащихся применения математических навыков, представлений об атоме, веществах и их агрегатных состояниях, которые обычно формируются на уроках физики в 7-ых классах и уроках химии 8-ых классов.

Во-вторых, во многих учебных заведениях отсутствует материально-техническая база для проведения демонстрационных опытов и лабораторных работ по химии. Недостаток последних не способствует формированию у учащихся умения подтверждать теоретические знания химическими экспериментами, снижает интерес к предмету, который априори должен быть наглядным, демонстративным сопровождением теоретического материала. Именно наглядность и красота эксперимента служат основным источником вовлечения учащихся 7-9-х классов в изучение предмета химии.

В-третьих, предметный материал зачастую подается исключительно в рамках учебников и пособий, что также приводит к снижению заинтересованности в изучении предмета у учащихся, большинство из которых в последнее время реже взаимодействует с «бумажными» носителями информации, отдавая предпочтение «цифровым» носителям. Помимо вышесказанного, хотелось бы отметить, что взаимосвязь химии и математики является одной из основ предмета, в связи с чем, крайне сложно добиться высокой успеваемости и увлечённости дисциплиной у обучающихся, с низким уровнем знаний по алгебре. Можно сказать, что изучение химии требует определенной базы умений, которая должна была сформироваться у ученика за предшествующие изучению предмета химии годы обучения, поэтому преодоление подобного «порога вхождения» зависит от способностей, старательности, мотивированности ученика. Анкетирование школьников 8 класса показало, что у 80% опрошенных отталкивающим фактором является трудность усвоения предмета.

Повысить заинтересованность и мотивированность обучающихся в изучении предмета химии и решить проблемы с недостаточным количеством практических опытов и односторонним способом подачи учебного материала помогают цифровые образовательные ресурсы (ЦОР). За два последних десятилетия значительно возросла цифровизация и информатизация всех отраслей человеческой деятельности. Происходящие глобальные изменения затронули также и образовательный процесс. Применение ЦОР позволяет получить наиболее актуальную научную информацию, повысить интерес к обучению и реализовывать межпредметные умения, а также способствует экономии материальных ресурсов [1], [2]. Использование цифровых образовательных ресурсов на уроках химии поможет выработать ряд навыков, необходимых при изучении данной дисциплины. Среди которых: способность проводить химический эксперимент, составлять уравнения реакций, решать задачи по химии, способность применять полученные на уроках химии знания в бытовой, практической деятельности. Также использование ЦОР на уроках химии облегчают проверку знаний учащихся, давая возможность выделить наиболее проблемные и сложные вопросы и темы индивидуально для каждого (применение дифференцированного подхода в обучении).

Применение ЦОР на уроках химии является отличным дополнением стандартного учебного занятия, способствуя более подробному изучению учащимися рассматриваемой темы урока. Например, использование презентаций особенно актуально и эффективно при изучении нового материала, поскольку подробное изображение и моделирование процессов и явлений, не видных невооруженным глазом (например, образование тонкой оксидной пленки на поверхности металла или строение молекул), существенно облегчают восприятие, понимание и усвоение новой информации.

Помимо виртуальных и цифровых лабораторий, на уроках химии целесообразно использовать программы - конструкции, имеющие ряд готовых макетов, на основе которых можно создать тестовые задания, необходимые для конкретной темы, изученной на уроке. Применение программ-конструкций (особенно проводимых в online формате), является удобным инструментом как для учителя химии, так и для учеников, поскольку позволяют быстро установить обратную связь, а также комбинировать различные типы заданий. Несомненным положительным эффектом от применения ЦОР на уроках химии в школе является то, что во-первых, они позволяют визуализировать изучаемые процессы и повышают интерес обучающихся к изучаемому. Во-вторых, ЦОР стимулируют познавательную активность, которая, в свою очередь, мотивирует пассивных обучающихся к активной учебной деятельности. И, в-третьих, применение ЦОР соответствует современным методическим требованиям к уроку.

За счет внедрения информационных технологий образовательный процесс становится более индивидуализированным и дифференцированным, следовательно, более эффективным. 

Современные компьютерные технологии имеют ряд преимуществ, они позволяют: 

• использовать видеофрагменты, звуковое сопровождение, анимации с их остановкой, анализом, комментарием и удобным поиском фрагментов; 

• многократно повторять интеллектуальные процедуры, контролировать результаты их выполнения; 

• использовать интерактивные формы обучения, моделирующие элементы общения учащегося с учителем, когда неверный выбор ответа на вопрос сопровождается разной реакцией; 

• автоматизировать контроль и оценивание уровня знаний, систематизацию ошибок по нескольким параметрам и т.д. 

Если технологические возможности сопровождены соответствующей методикой использования, то это делает преподавание предмета более привлекательным как для учителей, так и для учеников, может облегчить труд учителя, освободить его от рутинной работы на всех трех этапах обучения. 

На национальном образовательном портале Республики Беларусь  размещена информация об интернет-сервисах, которые можно использовать при организации образовательного процесса. Но при этом речь не идет о том, что информационно-образовательный ресурс заменит реальный учебный процесс в школе.

В разделе «Электронная библиотека» имеются следующие разделы:

1) электронные приложения к учебным предметам → химия → электронный учебник – навигатор «Органическая химия. 10 класс»

Электронный учебник-навигатор представляет собой важный элемент учебно-методического комплекса нового поколения. Он значительно расширяет возможности оперативного обращения к различным дидактическим и контрольно-измерительным материалам, рекомендованным к использованию в образовательном процессе.

В издании излагается учебный материал по химии в соответствии с учебной программой. Параграфы, посвященные рассмотрению отдельных вопросов, проиллюстрированы многочисленными формулами, цветными рисунками, таблицами. Изучаемые химические реакции сопровождаются видеозаписями соответствующих опытов. В конце параграфов представлены вопросы по содержанию изложенного материала, тестовые задания и расчетные задачи. Тестовые задания являются интерактивными: учащийся должен выбрать один вариант из предложенных, в случае неправильного ответа программа после запроса показывает правильный. В книге имеются гиперссылки на другие образовательные ресурсы, к которым можно обратиться в режиме онлайн

2) электронные средства обучения →химия:

- Химия. 7–9 классы. Химический лабораторный практикум (НП ООО «ИНИС-СОФТ») (объем 87,5 МБ)

- Химия. 10 класс. Металлы и неметаллы (НП ООО «ИНИС-СОФТ») (объем 134 МБ)

- Химия. 10–11 классы. Химический лабораторный практикум (НП ООО «ИНИС-СОФТ») (объем 96,9 МБ)

- Органическая химия: электронное пособие (учебник-навигатор)

Анимация моделей строения вещества и механизмов химических реакций (НП ООО «ИНИС-СОФТ») (объем 109 МБ)

Раздел «Электронные образовательные ресурсы» содержит лекционный материал и  тренажёры по темам учебного курса «Химия» 7-11 классов. Однако необходимо отметить, что некоторый материал устаревший и не соответствует обновлённым программам по химии. Например, в 9 классе представлены темы «Введение в органическую химию», «Углеводороды».

Единый информационно-образовательный ресурс для учреждений общего среднего образования на национальном образовательном портале запустили в тестовом режиме с 1 января 2021 года.

Образовательный ресурс дополняет процесс изучения учебных предметов, становится методической поддержкой для обучения тех учащихся, которые по каким-либо причинам временно не могут посещать учреждение образования либо нуждаются в дополнительном разъяснении учебного материала при выполнении домашних заданий. Он включает перечень учебных материалов, а также различные сервисы для организации и управления образовательным процессом (электронный дневник, журнал, коммуникация участников образовательного процесса и др.).

В разделе  «Общее среднее образование» учебный материал структурирован по учебным предметам, классам, темам учебной программы по учебному предмету «Химия» и будет постепенно пополняться новыми материалами.

 Все материалы соответствуют образовательным стандартам общего среднего образования и учебным программам, утвержденным Министерством образования.

В каждом модуле ЕИОР присутствует обязательная ссылка на параграф учебного пособия, на основании которого разработан этот модуль. Каждый модуль содержит раздел, который ориентирует учащихся на результаты изучения новой темы, то есть перечислены знания и умения, предусмотренные учебной программой, которые должны быть освоены учащимися в ходе изучения новой темы.

В большинстве модулей  есть видеоролик с объяснением нового учебного материала. Учащимся предложены тестовые задания для самопроверки знаний и умений.

Единый информационно-образовательный ресурс для учреждений общего среднего образования имеет высокий уровень защиты информации. Что достигается в частности облачными технологиями, которые размещаются в Республиканском центре обработки данных. И в последующем предполагается масштабирование всей платформы.

При планировании учебного занятия с применением электронных образовательных ресурсов необходимо соблюдать дидактические требования, в соответствии с которыми: 

• четко определяется педагогическая цель применения ЭОР в учебном процессе; 

• уточняется, где и когда будут использоваться ЭОР; 

• согласовывается выбранное средство информационной технологии с другими техническими средствами обучения; 

• учитывается специфика учебного материала, особенности класса, характер объяснения новой информации; 

• происходит закрепление и контроль знаний, умений и навыков учащихся. 

Сейчас образовательные учреждения имеют доступ к Интернету и должны в полной мере использовать его в образовательном процессе. 

Можно рассматривать следующие варианты использования ЭОР в образовательном процессе: 

• урок с мультимедийной поддержкой – в классе стоит один компьютер, им пользуется не только учитель в качестве «электронной доски» (демонстрация рисунков, опытов, виртуальные экскурсии), но и ученики для защиты проектов;  

• урок с компьютерной поддержкой – несколько компьютеров (обычно в компьютерном классе), за ними работают все ученики одновременно или по очереди выполняют лабораторные работы, тесты, тренировочные упражнения;  

• урок, интегрированный с информатикой, проходит в компьютерном классе и преследует следующие задачи: во-первых, отработать учебный материал, используя ПК для создания кроссвордов, графиков, игр, таблиц и схем; во вторых, изучить возможности различных компьютерных программ;  

• работа с электронным учебником (возможно дистанционное) с помощью специальных обучающих систем, где традиционные уроки по предмету заменяются самостоятельной работой учащихся с электронными информационными ресурсами. 

Для обеспечения максимальной эффективности обучения учителю необходимо найти наилучшее сочетание средств, методов обучения и технологий. 

Сетевой урок в максимальной степени позволяет учащимся выстраивать индивидуальные образовательные траектории, помогает устранить пробелы в знаниях, подготовиться к участию в предметных олимпиадах, конференциях и конкурсах. Для успешной работы на сетевом уроке учащемуся необходим персональный компьютер, подключенный к сети Интернет и оборудованный браузерами, флэш-проигрывателем, микрофоном и динамиками. Использование сетевых уроков при обучении химии имеет свою специфику. В ходе такого урока учащиеся могут получить целый спектр дополнительной и справочной информации о: • химических элементах, веществах, химических реакциях и химических производствах; • современных методах исследования, используемых химии, и в частности о химическом эксперименте и количественных расчетах; • истории химической науки, жизни и научной деятельности выдающихся ученых-химиков; • областях практического использования достижений химической науки и перспективах ее развития.

Особые дидактические возможности создает использование в ходе сетевого урока химии интерактивных заданий, представляющих собой электронные дидактические материалы. Их преимущество перед традиционными дидактическими материалами определяется наглядностью, доступностью и интерактивностью, что способствует развитию интереса и познавательной активности учащихся. Веб-сервис LearningApps.org предоставляет широкие возможности для создания электронных дидактических материалов по химии на основе использования соответствующих интерактивных приложений . LearningApps.org является приложением Веб 2.0 для поддержки обучения и процесса преподавания с помощью интерактивных модулей. Существующие модули могут быть непосредственно включены в содержание сетевого урока химии. Интерактивные модули можно изменять или создавать в оперативном режиме. На сайте имеются готовые интерактивные упражнения, систематизированные как по популярности, так и по предметным областям, в частности по химии. Приведем пример имеющихся интерактивных приложений и заданий по химии, созданных на их основе:

• «Найди пару» позволяет создавать задания, в которых необходимо связать между собой два объекта (текст и картинку, текст и видео и др.). Например, задание «Характерные реакции» требует прогнозирования продуктов качественных реакций.

• «Классификация» предполагает задания, требующие классифицировать химические элементы, вещества и химические реакции по различным принципам. Например, задание, связанное с классификацией химических элементов по положению в периодической системе

• «Сортировка картинок» позволяет организовать работу учащихся с рисунками, схемами, моделями установок. Смысл создаваемых упражнений сводится к тому, что на одной общей картинке необходимо указать ее отдельные элементы. Например, задание, требующее установления соответствия между деталями лабораторного штатива и их названием.

• «Пазл “Угадай-ка”« позволяет создавать дидактическую мозаику, предполагающую собирание пазлов. Например, с помощью этого приложения может быть создан пазл, основанный на определении вида химической связи между атомами в соединении по его химической формуле.

• «Аудио / видео контент» позволяет создавать задания, в которых учащимся предлагается прослушать или просмотреть соответствующий контент, а затем ответить на предложенный к нему вопрос. Например, в ходе выполнения задания «Взаимодействие металлов с кислотами» учащимся предлагается просмотреть учебное видео, иллюстрирующее особенности взаимодействия растворов кислот с металлами разной активности. Далее предлагается выполнить соответствующее задание.

• «Хочу стать миллионером» позволяет создать дидактический аналог аналогичной телеигры, предполагающей ответы игрока на вопросы, каждый из которых имеет определенную стоимость. Правильный ответ на вопрос следует выбрать из 4- х предложенных вариантов.

• «Викторина с выбором правильного ответа» открывает широкие возможности для создания самых разнообразных по содержанию химических викторин.

• «Заполнить пропуски», как правило, предполагает работу с текстом, в котором пропущены слова или словосочетания, которые необходимо выбрать из предложенных вариантов, расположенных в каждом пропуске. Таким образом, ресурс LearningApps.org обладает широким спектром возможностей для создания электронных дидактических материалов к сетевому уроку химии.

Кроме него имеется целый комплекс сервисов Веб 2.0, позволяющих создавать отдельные виды дидактических материалов по химии. Среди них наиболее востребованными при разработке сетевого урока химии могут быть:

• Мультимедийные презентации – презентации, в которых могут быть использованы тексты, графические материалы, фотографии и видео, анимационные вставки, сопровождение звуком. Наиболее значимые отличия мультимедийных презентаций – высокая интерактивность и насыщенность информацией. Могут взаимодействовать с другими информационными ресурсами, например, web-сайтами.

• Виртуальные доски – это сервисы, пользователи которых могут применять их для записи кратких заметок и идей, которыми можно поделиться с другом, коллегами и учениками. Виртуальные доски позволяют организовать совместную работу и размещение на страницах сайтов и блогов. На виртуальную доску можно поместить текст, видео, изображения и документы.

• Ментальные карты (англ. Mind map) – сервис, в основу которого положена специальная методика, позволяющая изображать объекты и связи между ними для их лучшего понимания. Ментальные карты можно применять для создания новых идей, фиксации идей, анализа и упорядочения информации, принятия решений.

• Лента времени – сервис, реализующий создание интерактивных событийных линеек. На временную шкалу наносятся факторы, которые следует сохранить и использовать в процессе обучения, если необходимо представить хронологический порядок каких-либо событий, например химических открытий. На лентах времени могут быть представлены не только комментарии, но и фотографии, видеоролики. Результаты выполнения учащимися интерактивных заданий могут быть зафиксированы и представлены учителю путем использования скриншотов.

Сетевой урок химии по структуре практически не отличается от традиционного урока. Отличие сетевого урока состоит в подготовке целого комплекса электронных средств обучения. Сетевой урок может быт разработан и размещен на sites.google.com

Например, мне очень понравился https://notebooklm.google.com. Ресурс хороший, но не работает на территории Беларусии

Этот сервис позволяет загрузить в него до 50 различных вариантов РТ, ЦТ, ЦЭ, ДРТ, online-РТ, РЦЭ в формате pdf и выполнить интеллектуальный поиск (для примера возьмем серную кислоту): т.е. программа найдет не просто все случаи где была написана формула или название... но и даже те тесты, где она образовывалась из других веществ.

https://phet.colorado.edu – работа со строением атома, электроны, протоны, нейтроны, степени окисления. можно посмотреть, как меняется рН при добавлении воды к кислоте или кислоты к воде

https://app.hyperwriteai.com/personalassistant - разработка урока и презентации

https://curipod.com/ - много платного контекста

https://app.twee.com

https://essebot.ru – нейросеть для создания презентаций

Такой разносторонний подход позволит учащимся не только изучить химические концепции, но и развить навыки работы с современными инструментами, что важно в условиях цифрового обучения. Урок будет интерактивным и познавательным, что поможет удерживать внимание учащихся и повысить их заинтересованность в предмете.

3