Использование информационных технологий для оптимизации процесса обучения физики и химии полимеров

Введение. В последние годы наметилась нежелательная тенденция уменьшения объема часов на обучение общей химии в школе, подготовка школьников по химии с каждым годом ухудшается. Наряду с этим, на рынке труда востребованы профессионалы,    имеющие хорошее знание фундаментальных дисциплин.

Дисциплина «Физика и химия полимеров» – одна из составляющих частей теоретической и практико-ориентированной подготовки будущих инженеров. Современному инженеру необходимо знать характеристики важнейших полимерных материалов, специфику свойств ВМС, которые обеспечивают вероятность их использования в разнообразных сферах современной легкой промышленности; что невозможно без специальной подготовки.

Кроме того, химическое образование должно использовать современные технологии передачи и обработки информации, что стимулирует развитие самостоятельной работы , способствует лучшему усвоению материала и формированию прочных базовых знаний.

С целью оптимизации процесса обучения дисциплине «Физика и химия полимеров» с использованием традиционных методов и средств обучения и компьютерных технологий нами разработаны методические рекомендации для проведения лабораторных работ по дисциплине

Вопросами использования информационных технологий в обучении химии занимались известные методисты-химики: Безрукова Н.П., Л. X.Зайнутдинова, С. И. Маслов, Семенова Н. Г., Шматов Ю.Н., и другие MB.Brestenska, J.Holy, J.Hurek, F.Kappenberg, K.Kolar, I.Moore, K.Nowak, R.Piosik, A.Suchan, A.Sztejnberg и др. [1-2]. Авторами предложены методические рекомендации и пособия с использованием компьютерных программ для моделирования химического эксперимента, компьютеризации химических процессов, приведены примеры решения практических задач, методики проведения текущего и итогового контроля. Эти интерактивные обучающие программы способны увлечь, заинтересовать обучаемых, привлечь их к решению учебных проблем, развивать их интеллектуальный уровень.

Изложение основного материала статьи. Функции, которые выполняет компьютер в образовательном процессе при использовании информационных технологий, могут быть разными. Применение компьютера в качестве наглядного средства обучения сложно назвать инновацией. Это можно сделать лишь в случае, если технология обучения включает все элементы обучения: постановку учебной задачи, изложение нового материала, самостоятельную работу студента, контроль над правильностью решения задачи. Компьютерные технологии дают возможность активнее реализовывать взаимодействие между преподавателем и студентом в учебном процессе. Такой диалог является более продуктивным [3].

В ходе изучения дисциплины «Физика и химия полимеров» мы предполагали использовать компьютерные технологии на каждом этапе учебного процесса, а именно:

• -    изучение нового материала;

• - закрепление лекционного материала;

• - обобщение и повторение полученных знаний, умений и навыков;

• -    промежуточный и итоговый контроль, самоконтроль.

Так, систематическое проведение лекций в режиме презентаций способствует комплексному восприятию, что позволяет облегчить запоминание и усвоение изучаемого материала быстро, наглядно и легко [4].

Для повышения эффективности процесса обучения физике и химии полимеров нами разработаны методические указания к лабораторным работам по разделам дисциплины.

В данное пособие мы включили лабораторные работы с использованием молекулярного редактора двумерных химических формул ChemSketch и программы моделирования и визуализации трехмерных структур ACD/3D Viewer из пакета программ ACD/Labs [5]. ChemSketch имеет большую базу готовых формул, в нем так же удобно работать с формулами как органических, так и неорганических веществ. Создание сложных формул и рисунков облегчается наличием альбома шаблонов формул и рисунков, который может пополняться пользователем. При выполнении тренировочных упражнений на первом этапе осваиваются стандартные функции молекулярного редактора: режимы работы (выделение, рисование, удаление, обращение к шаблонам); отображение атома и химической связи; замена свойства атома, изменение порядка связи; ввод данных с клавиатуры.

На втором этапе рассматриваются специфические детали, такие как отображение атомов водорода в явной и неявной формах, генерирование систематических названий, коды SMILES и InChI, расчет физикохимических параметров веществ, генерирование трехмерных структур, оптимизация молекулы в трехмерном пространстве, вычисление расстояния и валентных углов между атомами в молекулярной структуре [5-6].

Использование современных баз данных, программных средств расчёта физико-химических параметры веществ должно стать обычным при проведении лабораторных занятий. Это позволит специалистам сразу эффективно включиться в производственную деятельность.

Хочется подчеркнуть, что виртуальный демонстрационный эксперимент позволяет существенно расширить возможности химического практикума, однако его нельзя считать альтернативой реальному демонстрационному эксперимента. Он лишь расширяет возможности организации процесса обучения химии с использованием современных информационных технологий и должен включаться в учебный процесс как дополнительное средство, повышающее качество учебного процесса и способствующее развитию личностных качеств обучаемых.

В связи с этим, в пособие включены традиционные лабораторные работы с описанием методики проведения, а также контрольные вопросы и задания, предполагающие самостоятельное использование пакета программ ACD/Labs.

Выводы. Целесообразность применения информационных технологий в образовательном процессе не вызывает сомнений, а их эффективность значительно повышается при систематическом использовании на протяжении всего курса изучаемой дисциплины.

Мы полагаем, что предложенные методические указания будут стимулировать студентов к самостоятельному приобретению новых знаний, умений и навыков, поддерживать у студентов интерес к изучаемому материалу, улучшат понимание изучаемого материала.