При изучении строения молекул и кристаллов могут быть полезны программы, больше предназначенные для исследовательских целей. Это, например, программа CS Chem3D Pro, которая позволяет создавать, изменять и отображать трехмерную структуру различных молекул. Также полезна программа Crystal Designer, которая предназначена для визуализации трехмерной структуры кристаллической решетки. Эти программы могут быть полезны при создании трехмерных изображений молекул и кристаллов и для их демонстрации на уроках с помощью компьютера.
Программа «Собери молекулу», хотя и уступает по своим возможностям вышеназванным программам, может эффективно использоваться при индивидуальной работе школьников.
Модели физико – химических процессов и механизмов реализованы в программе «Химия для всех». Здесь продемонстрированы неинтерактивные модели по теме «Электролитическая диссоциация»: диссоциация солей, кислот, щелочей, гидролиз солей. В этой же программе реализованы некоторые модели механизмов органических реакций: бромирование алканов, этерификация, общий механизм реакций полимеризации и т.д. Все модели механизмов реакций неинтерактивные, демонстрируются на полный экран, имеют звуковое сопровождение, однако отсутствует текстовое описание происходящих явлений, что существенно ограничивает использование программы.
В онлайновой версии интерактивного учебника для средней школы по органической химии для X – XI классов под редакцией Г. И. Дерябиной, А. В. Соловова представлены обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи, гомолитический и гетеролитический механизмы разрыва ковалентной связи на примере отрыва атома водорода от молекулы метана, процесс sp – гибридизации. Большой интерес представляют интерактивные трехмерные демонстрационные модели органических молекул и механизмов химических реакций: хлорирование метана и общий механизм нуклеофильного замещения. Очень важно, что при работе с моделями можно изменять их положение в пространстве, а для механизма реакции – изменять положение точки наблюдения.
Еще одна программа, демонстрирующая механизмы химических реакций, программа Organic Reaction Animations. Она содержит 34 механизма органических реакций. Причем, каждый механизм представлен в виде четырех вариантов молекулярных моделей: шаростержневой, объемной и двух вариантов орбитально-лопастных моделей. Один из вариантов орбитально-лопастных моделей демонстрирует изменение в ходе реакции внешних орбиталей субстрата, а другой – реагента. Это облегчает наблюдение за изменением внешних орбиталей реагентов в ходе реакции. При необходимости можно воспользоваться теоретическим материалом [13] [23].
Проанализировав структуру компьютерных моделей в электронных изданиях ведущих разработчиков России можно сказать, что в большинстве электронных изданий по химии используются управляемые и интерактивные компьютерные модели.
Использование табличного формата предъявления информации позволяет предоставить материал в компактной форме и наглядно показывают связи между различными понятиями.
Использование слухового канала восприятия информации одновременно с зрительным значительно повышают производительность обучения.
Тщательная сгруппированность и структурирование информации предопределяют четкое и быстрое усвоение.
Белый или темно – синийфон наиболее хорошо воспринимаемы при изучении материала.
Техническая помощь позволяет совершать адекватные действия при работе с программой, ведь не каждый ученик умеет правильно пользоваться клавиатурой и мышью.
Изменение визуализации модели позволяет правильно и адекватно оценить и изучить модель. В некоторых программах реализованы объемные, шаростержневые, каркасные модели, а также модели Дрединга.
Изменяя размер и удаленность модели, можно рассмотреть ее в разных плоскостях, это повышает наглядность в обучении.
Полноэкранный режим рассмотрения модели обязательно должен присутствовать при изучении моделируемого объекта.
Функции поиска
| Электронноеиздание | Типы мод-елей | Формат | Слуховой канал(озвучка) | Сгруппиров-анность | Техни-ческаяпомощь | Функ-цияпоиска | раз-мер | Визуа-лизации | Полно-экран-ныйрежим |
| Химия для всех – XXI. Самоучитель. Решение задач | Не-инте-рактивные | Табличный | есть | есть | нет | есть | нет | нет | есть |
| 1С: Школа. Химия, 8 класс | Инте-рактивные | Табличный | нет | есть | нет | есть | есть | есть | нет |
| Химия для всех – XXI: 9 класс. | инте-рактивные | Табличный | нет | есть | нет | есть | есть | есть | нет |
| 1с Репетитор. Химия(1.0а) | Не-инте-рактивные | Табличный | есть | есть | нет | нет | нет | нет | нет |
| Химия 8-11 класс. Виртуальная лаборатория. | Инте-рактивные | Табличный | нет | нет | есть | нет | есть | есть | есть |
Можно сделать вывод, что в настоящее время имеется большое число отечественных и зарубежных программных средств обучающего назначения для изучения химии, содержащих в своем составе различные типы учебных компьютерных моделей, однако есть ряд противоречий, сдерживающих использование учебных компьютерных моделей при изучении школьного курса химии:
· Между потребностью практического применения химических компьютерных моделей и недостаточно разработанной методикой их использования в составе различных типов программных средств обучения;
· Между необходимостью разработки методики использования химических учебных компьютерных моделей и мало исследованными особенностями содержания и функциональными возможностями химических УКМ;
· Между потребностью выявления специфики содержания, определения функциональных возможностей химических УКМ и недостаточным вниманием, уделяемым изучению этих аспектов.
Интерактивной компьютерная модель должна содержать только самые важные признаки и свойства изучаемого объекта, причем содержание это должно быть оптимальным. При создании интерактивных компьютерных моделей обычно ставится задача затронуть основное, главное, что учащиеся должны знать и уметь в результате обучения. Работа с ИКМ позволяет развивать мышление теоретического типа, поскольку ее можно изготовить таким образом, чтобы она сочетала в себе внешние особенности изучаемого объекта и его внутреннюю структуру и связи, причем во взаимодействии. Тем самым форма знаний об объектах оказывается носителем содержания знаний.
Принципы построения интерактивных компьютерных моделей.
5) Работа с ИКМ должна предусматривать построение знания, а не его усвоение. ИКМ не иллюстрация теоретического материала, а орудие его формирования.
6) ИКМ должна сочетать наглядность, описание и понятие, логику. То есть она должна быть не внешним отображением изучаемого явления, а его образным представлением. Причем она должна быть простроена таким образом, чтобы учащиеся овладевали знаниями о взаимосвязи явлений, составляющих целостную систему; давать знание о внутренних, существенных зависимостях, которые непосредственно наблюдать невозможно. Добиться этого можно отображением невидимых (векторов сил, скоростей, поля, энергия и.т.п) и скрытых (внутренние части механизмов например) элементов во взаимосвязи.
7) Работа с ИКМ должна предусматривать активную работу учащихся, поскольку она в обучении позволяет быстрее и успешнее осваивать опыт, формирующий отношение к исследуемой деятельности.
8) В работе с ИКМ предусматривается работа над развитием базовых мыслительных операций: обобщения, ограничения, определения, и сравнения понятий, логических отношений между ними, выделения существенных признаков предметов[19].
9) При моделировании объектов и явлений должны сохраняться общепринятые обозначения и терминология;
10) Программа должна иметь справочный режим, содержащий определение всех определение всех используемых объектов и отношений;
11) Программа должна иметь справочный режим, описывающий правила работы;
12) Должны быть выдержаны стандартные требования к интерфейсу[9].
Принципы отбора содержания интерактивных компьютерных моделей
1) Значимость материала: необходимые теоретические сведения должны быть сформулированы максимально кратко, количество информации не должно превышать норм, определяемых психолого-педагогическими и гигиеническими требованиями;
2) Научная достоверность: В ИКМ включается только то содержание учебной дисциплины, которое признано объективно истинным;
3) Гуманистичность обучения: создание максимально благоприятных условий для овладения обучаемыми материала, предоставление им широких возможностей для всестороннего развития[29];
4) Сжатость и краткость изложения, максимальная информативность текста;
5) Отсутствие нагроможденности, четкий порядок во всем; тщательная сгруппированность информации;
6) Органичность: графика должна органично дополнять текст;