Сучасні умови дистанційного вивчення хімії: виклики та перспективи

імені Івана Франка

Сучасні карантинні умови навчання в закладах загальної середньої освіти знайомлять вчителів-предметників із безліччю електронних засобів вивчення навчальних предметів, вимагають навчитися самостійно створювати необхідні комп'ютерні ресурси, використовуючи різні платформи для проведення онлайн-уроків, тобто виступають потужим чинником трансформації освіти з класичної в дистанційну.

Навчання віддалено від закладу освіти потребує перебудови як змістового наповнення уроків, так і їх ресурсного забезпечення. Використання різних моделей навчання (змішаного, онлайн, електронного) з різних предметів вимагає самостійного створення засобів вивчення предмету, адже вчитель є творцем власних уроків і тому потребує індивідуальних засобів навчання для досягнення поставлених цілей. У таких умовах роль вчителя трансформується з носія знань у консультанта, тип навчання змінюється з класичного на інтерактивний, а засоби із натурних стають електронними. Саме така реформа освітнього процесу є метою найближчого майбутнього. віртуальний хімічна лабораторія експеримент

Постає безліч питань щодо можливостей дистанційного вивчення предметів, зокрема і галузі природознавства. Ці предмети потребують безпосереднього контакту з натурними об'єктами, адже природа - це середовище, яке оточує людину та поводитися в якому людина повинна навчитися безпечно як для себе, так і для оточуючого світу. Така дискусія триває вже кілька років. У ній завжди перемагали прихильники об'єктного навчання, але сучасність внесла свої корективи, оскільки можливості використовувати в навчальному процесі натурні об'єкти не стало. Відмовити учням у можливості оволодіння навчальним предметом у повному обсязі вчитель і заклад освіти не мають права, оскільки незалежно від умов сьогодення через кілька років держава потребуватиме лаборантів підприємств, технологів виробництв, інженерів хімічного синтезу, а учні не зможуть реалізувати власні схильності, здатності, обдарованості, інтереси до пізнання найцікавішої центральної природничої науки - хімії.

Хімія - експериментально-теоретична наука, яка вимагає хімічного експерименту і як методу її пізнання, і як методу її вивчення. Хімічний експеримент був, є і залишиться провідним методом творення хімічної науки та її оволодіння, тому формування експериментальних умінь є одним із основних завдань курсу хімії закладу загальної середньої освіти. І навіть не тому, що хімічний експеримент, можливо, стане методом майбутньої професії учня, а насамперед тому, що має сформувати культуру поводження з речовинами, створити передумови для їх безпечного використання у побуті, сформувати переконання в необхідності раціонального їх використання у повсякденному житті.

Аналіз останніх досліджень і публікацій.

Нині існує багато електронних засобів навчання, створених власноруч вчителями хімії або запропонованими навчальними ресурсами в інтернет- мережі, які дозволяють побачити хімічний експеримент - так звані віртуальні хімічні лабораторії. Вони можуть бути поділені на саме віртуальні лабораторії та колекції відео-експериментів. Віртуальні лабораторії - це симульовані, імітовані за допомогою комп'ютера хімічні експерименти, створені за допомогою графіки та анімації. Використання таких лабораторій можливе лише з метою відпрацювання певних умінь поводження із речовинами, посудом, обладнанням [2; 3]. Використовувати їх для ознайомлення з властивостями речовин, ходом проведення експерименту, ознаками проходження реакцій на початковому етапі вивчення хімії небажано, оскільки зображення практично ніколи не відповідає реальному (ні кольори, ні зовнішній вигляд). Тому в учнів формуватимуться хибні уявлення пам'яті про речовини, вони втрачатимуть здатність їх розпізнавати.

Другою групою є добірки відео-фрагментів, які відтворюють проведення хімічного експерименту в реальних умовах. Їх використання необхідне саме на початковому етапі вивчення хімії для формування необхідних знань про речовини. Таких лабораторій в інтернет-мережі є значна кількість, але до їх якості є зауваження.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми. Проведений аналіз відео-фрагментів, які знаходяться у вільному доступі в інтернет-мережі, дозволяє зробити такі висновки: нині ще не створена єдина систематична колекція відео-експериментів для сучасної програми з хімії закладів загальної середньої освіти [1]; більшість віртуальних лабораторій має англомовний або російськомовний інтерфейс, що значно ускладнює їх використання в навчальному процесі; незначна кількість відео-експериментів відповідає усім вимогам до демонстрацій і проведення спостереження; недостатня кількість відео-експериментів має високу якість зображення, зовнішню привабливість, естетичний складник; подекуди відсутнє відображення достовірної інформації, логіки хімічного експерименту, доведення утворення продуктів реакції, отримання, а не імітування продуктів реакції; не завжди використовують посуд і обладнання, які підкреслюють особливості експерименту, розкривають його зміст. Тому можна зробити висновок, що високоякісного контенту для використання вчителями на уроках хімії в інтернет-мережі не досить.

Використання онлайн-експериментів є складним способом демонстрації, адже відразу знімати, виконувати та коментувати хімічний експеримент надзвичайно важко, необхідна допомога сторонніх осіб, адже обирати вдалий ракурс у ході зйомки не завжди вдається. Така діяльність вимагає від вчителя значного досвіду проведення онлайн- експериментів, а повторити, зупинити, наблизити зображення в онлайн-трансляції не можливо. Тому найкращим помічником вчителя у проведенні хімічних експериментів стане саме колекція готових відео-фрагментів.

Мета статті - на основі результатів проведеного аналізу запропонувати шляхи подолання основних недоліків відео-фрагментів і умови створення високоефективних колекцій хімічних відео-експериментів, які забезпечать досягнення основних цілей навчання та збільшать ефективність експериментальної підготовки учнів в умовах дистанційного навчання.

Виклад основного матеріалу. Для успішного створення такої колекції нами був проведений аналіз існуючих відео-експериментів і визначені основні недоліки, уникнути яких, на нашу думку, необхідно при створенні подібної колекції. По-перше, відео-фрагменти не систематизовані, добірки відео-експериментів, які відповідають сучасній програмі з хімії закладу загальної середньої освіти, в мережі знайти надзвичайно важко.

Відсутність системи відео-експериментів призводить до втрачання вчителем великої кількості часу для підбору необхідних демонстрацій і лабораторних дослідів для уроку, а інколи навіть до відмови від демонстрування експериментів на уроці. Рідко вдається знайти необхідний відео-експеримент: реакції проводяться з іншими речовинами, наявна лише частина експерименту, відео-експеримент відсутній в інтернет-мережі. Тому насамперед сучасні вчителі потребують колекції усіх відео-експериментів, які передбачені програмою з хімії для закладів загальної середньої освіти [1].

По-друге, зовнішня привабливість виражена в невеликій кількості відео-експериментів, оскільки більшість із них створювалися надзвичайно швидко в умовах карантину з метою унаочнити матеріал у стиснуті строки, що призвело до створення відео-фрагментів в умовах звичайної лабораторії.

Відео-експеримент має бути еталоном виконання хімічного експерименту, адже велика кількість учнів зможуть переглянути його неодноразово та запам'ятають правила виконання експерименту саме так, як вони будуть продемонстровані. Тому підтримання чистоти робочого місця, не захаращення його зайвими приладами та посудом, використання чистого хімічного посуду, нового обладнання є необхідною умовою для створення достовірних уявлень у пам'яті учнів для реалізації естетичного складника виховання на уроках хімії.

По-третє, дотримання техніки проведення шкільних хімічних експериментів спостерігається в незначній частині відео-експериментів: відбір посуду, реактивів (їх концентрації), обладнання та приладдя для забезпечення максимального наочного ефекту експерименту; можливість визначення фізичних властивостей вихідних речовин і продуктів реакції; визначення як результату спостереження ознак проходження хімічної реакції; дотримання правил поводження з речовинами та техніки безпеки під час експерименту.

Найбільша проблема виникає з організацією спостереження учнів, адже відео-експеримент відрізняється від реальної демонстрації тим, що фільмувати необхідно саме хімічний експеримент, а не експериментатора. Тому ідеальним ракурсом стає максимальне збільшення реакційного простору, використання світлого (для кольорових речовин) або темного (для прозорих і білих речовин) фону, використання прозорого посуду для зберігання речовин, що дозволить спостерігати та формувати власне уявлення про фізичні властивості речовин, навіть спостерігаючи їх у посудині.

Так, проведення відео-експериментів із порівняння властивостей забарвлених розчинів слід проводити у пробірках, які розміщені в білому, а не кольоровому штативі для пробірок, бо використання кольорового штативу надає додаткового забарвлення розчинам, які в ньому розміщені. Використання будь-якого посуду має забезпечувати максимальну наочність хімічного експерименту, дозволити побачити структуру осаду (драглистий, сирнистий, кристалічний), достовірно відтворити колір розчину.

Особливої уваги потребує правильність виконання дій: насипання, наливання, додавання, переміщування речовин, які потребують від демонстратора чіткості та однозначності. Необхідним є наявність підписів на посуді з речовинами, бо для людини з достатнім експериментальним досвідом за зовнішнім виглядом зрозуміло, які речовини знаходяться в посудині, а для учнів, які лише розпочинають знайомство з речовинами, це є необхідною умовою правильності формування уявлень.

Обов'язковою умовою є демонстрація фізичних властивостей продуктів реакції; визначення ознак проходження хімічної реакції шляхом порівняння фізичних властивостей вихідних речовин і продуктів реакції; запис рівняння хімічної реакції, яка відбувається; використання речовин достатньої, а не надмірної чи замалої концентрації для можливості визначення особливостей продуктів реакції; фільмування кінцевого результату експерименту, а не лише його напряму проходження та проміжного стану; відбір техніки проведення експерименту з можливістю максимально яскравого зовнішнього ефекту реакції; дотримання правил техніки безпеки та правил поводження в хімічній лабораторії є обов'язковою умовою використання відео-експерименту в ході навчання хімії.

По-четверте, переважна відсутність доведення результатів експерименту, визначення отриманих продуктів реакції та нечасте використання порівняння як основи для формування пам'яті та уяви учнів.

Використання хімічного відео-експерименту на уроці потребує вибору способу доведення утворення продукту реакції, оскільки запахи легко можна відчути під час реального експерименту, а через екран монітора - не можливо. Тому виявлення летких речовин із різким запахом (амоніаку, гідроген сульфіду, етанової кислоти та інших) потребує визначення за допомогою індикаторів або специфічних реакцій. Утворення кольорових розчинів потребує порівняння з готовими розчинами речовини для формування стійкого однозначного переконання в утворенні саме цієї речовини та її фізичних властивостях. Якщо відбувається порівняння властивостей кількох речовин, необхідно використовувати речовини приблизно одного ступеня подрібнення та концентрації.

По-п'яте, досягнення успіху у проведенні досліду, імітація результатів відео-експерименту є досить розповсюдженою помилкою, яка не дозволяє використовувати його в навчальному процесі.

Результат хімічного відео-експерименту має бути досягнутий, зрозумілий і видимий усім спостерігачам. Констатувати результат експерименту ми можемо лише за умови його вільного спостереження. Якщо експеримент не вдався, результат не досягнутий, фізичні властивості продуктів реакції не можна виявити, то такий відео-експеримент не може бути використаний у навчальному процесі. Коментування результату експерименту без спостереження його ознак робить навчання недостовірним.

На сучасному етапі становлення дистанційного навчання хімії постала надзвичайно актуальна потреба у створенні колекції відео-експериментів, які відповідали б вимогам до демонстрацій, мали яскравий зовнішній ефект, були відзняті естетично та дозволяли організувати спостереження за експериментом як елементом наукового пізнання оточуючого середовища. Така робота є надзвичайно необхідною, оскільки вимоги карантину позбавили учнів закладів освіти можливості вивчати хімію аудиторно та об'єктно, при цьому жодним чином не позбавивши їх можливості вивчати хімію як науку про речовини та їх перетворення.

Тому нині ми працюємо над створенням колекції демонстраційних і лабораторних відео-експериментів для уроків хімії закладу базової середньої освіти. Колекція має структуру, яка відповідає

програмі з хімії для закладів загальної середньої освіти [1] та представлена 93 відео-експериментами. У таблиці 1 наведена кількість відео-експериментів за темами курсу хімії закладу загальної середньої освіти.

Висновки. Таким чином, створена колекція відео-експериментів стане в пригоді вчителям хімії, які, готуючись до занять за будь-якою моделлю, зможуть раціонально витрачати час у процесі підготовки до уроку, зосередити увагу на творчому процесі розробки уроку, створенні електронних засобів навчання, цікавих учню, та використанні можливостей електронного навчання для діагностування й контролю над рівнем навченості учнів. Варто зазначити, що використання такої колекції вдало поєднується з використанням кібер-колекції простих (у вигляді Періодичної системи хімічних елементів) і складних речовин (у вигляді Таблиці розчинності речовин), попередньо створених нами.

Коментуванню відео-експериментів приділено незначну увагу, оскільки кожен вчитель включить відео-фрагмент у авторський урок і використає його з власною метою, тому і коментувати його буде самостійно. Відео-експерименти містять ілюстративний тип пояснення, відбувається коментування проведення усіх дій без висновків та інтерпретації результатів. Ми залишили місце для творчості вчителя, створивши зображувальний матеріал, який дозволить реалізувати переконливий науковий та естетичний ефект виконання хімічних експериментів у процесі дистанційного вивчення хімії. Також колекція буде надзвичайно корисна для майбутніх вчителів хімії, адже саме вони стануть активними молодими вчителями, здатними повністю реалізувати дистанційне навчання як в умовах карантину, так і поза ним.

Си