Особливості дистанційного викладання хімічних дисциплін в аграрних закладах вищої освіти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особливості дистанційного викладання хімічних дисциплін в аграрних закладах вищої освіти

Пожарицький Олександр Пилипович, кандидат хімічних наук, доцент, доцент кафедри садівництва, виноградарства, біології та хімії, Одеський державний аграрний університет; Шафорост Юлія Анатоліївна кандидат хімічних наук, доцент, доцент кафедри хімії та наноматеріалознавства, Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького

Анотація

У статті розкриті особливості викладання хімічних дисциплін в аграрних ЗВО з позиції практичного аспекту. Ключовою особливістю дистанційного навчання є те, що воно органічно поєднує різні форми навчання під керівництвом викладача з самостійним навчанням студентів. Сучасна система вивчення хімічних дисциплін у ЗВО, зокрема аграрного спрямування, передбачає самостійну роботу студентів, засвоєння ними теоретичного матеріалу, здобуття практичних навичок, що виникають під час лабораторних занять. Невід'ємною частиною дистанційного навчання хімічних дисциплін є використання інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ), які в поєднанні з традиційними методами дозволяють формувати та розвивати спеціальні навички. В умовах дистанційного навчання завдання вивчення хімічних дисциплін вирішуються шляхом створення віртуальних хімічних лабораторій. Використання віртуальних хімічних лабораторій для вивчення хімічних дисциплін значно доповнює перелік інструментів візуалізації та дозволяє з'ясовувати теоретичні питання за допомогою хімічних експериментів. В багатьох аграрних ЗВО процес дистанційного навчання проходить за допомогою дистанційної платформи Moodle, в системі якої віртуальні хімічні лабораторії надають можливість здобувачам вищої освіти підготувалися до проведення дослідів у природі; змоделювати експерименти, які з певних причин неможливо провести в лабораторії тощо.

Сьогодні багато аграрних ЗВО використовують в процесі вивчення хімічних дисциплін в умовах дистанційного навчання такі віртуальні хімічні лабораторії, як спектроскопія кругового дихронізму, віртуальна лабораторія колоїдної та поверхневої хімії, віртуальна лабораторія неорганічної хімії, молекулярна абсорбційна спектроскопія, молекулярна флуоресцентна спектроскопія, віртуальна лабораторія фізичної хімії, віртуальна лабораторія квантової хімії. Виконання завдань у віртуальній хімічній лабораторії підвищує ефективність освітнього процесу, покращує практичні навички та самостійну підготовку до лабораторних дослідів.

Ключові слова: хімія, дистанційне навчання, віртуальна хімічна лабораторія, ІКТ, ЗВО.

Abstract

Features of distance teaching of chemical disciplines in agricultural institutions of higher education

Pozharytskyi Oleksandr Pylypovich Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Associate Professor, Department of Horticulture, Viticulture, Biology & Chemistry, Odesa Agrarian State University; Shaforost Yulia Anatoliivna Candidate of Chemistry, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Chemistry and Nanomaterials, Bohdan Khmelnytsky Cherkasy National University

The article reveals the peculiarities of teaching chemical disciplines in agricultural higher education institutions from the standpoint of practical aspect. A key feature of distance learning is that it organically combines various forms of teacher-led learning with independent student learning. The modern system of studying chemical disciplines in higher education institutions, in particular the agrarian direction, provides for independent work of students, their assimilation of theoretical material, and the acquisition of practical skills that arise during laboratory classes. An integral part of distance learning of chemical disciplines is the use of information and communication technologies (ICT), which, in combination with traditional methods, allow the formation and development of special skills. In the conditions of distance learning, the tasks of studying chemical disciplines are solved by creating virtual chemical laboratories. The use of virtual chemistry laboratories for the study of chemical disciplines significantly complements the list of visualization tools and allows you to clarify theoretical questions with the help of chemical experiments. In many agricultural higher education institutions, the distance learning process takes place with the help of the Moodle distance platform, in the system of which virtual chemical laboratories provide an opportunity for students of higher education to prepare for conducting experiments in nature; simulate experiments that for certain reasons cannot be carried out in the laboratory, etc. Today, many agricultural higher educational institutions use such virtual chemical laboratories as circular dichronism spectroscopy, virtual colloid and surface chemistry laboratory, virtual inorganic chemistry laboratory, molecular absorption spectroscopy, molecular absorption spectroscopy, molecular fluorescence spectroscopy, virtual physical chemistry laboratory, virtual quantum chemistry laboratory. Performing tasks in a virtual chemical laboratory increases the effectiveness of the educational process, improves practical skills and independent preparation for laboratory experiments.

Keywords: chemistry, distance learning, virtual chemical laboratory, ICT, higher education.

Постановка проблеми

Дистанційне навчання викликало проблеми як для студентів, так і для викладачів. Методичні рекомендації щодо організації дистанційного навчання під час карантину та в умовах воєнного стану, а також алгоритми організації дистанційного навчання з урахуванням особливостей предмета, що викладається, передбачають конкретну стратегію дій викладача, яка включає такі основні кроки: визначення стратегії навчання; обрання зручного інструменту для дистанційної взаємодії зі студентами; визначення та дотримання правил і термінів дистанційного навчання, форматів завдань; якісна організація інформаційно-комунікаційної діяльності на ефективних веб-ресурсах та тренажерах дистанційного навчання тощо.

Особливо важливо дотримуватись таких кроків при дистанційному вивченні хімічних дисциплін, оскільки саме від них залежиться ефективність процесу застосування дистанційного навчання у вивченні хімічних дисциплін.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Питаннями організації освітнього процесу щодо викладання хімічних дисциплін в умовах дистанційного навчання у ЗВО займаються О. Авдєєва [1], О. Анічкіна [1], І. Войтович [2], О. Войтович [2], С. Галушко [3], В. Давискиба [4; 5], Н. Душечкіна [4], Н. Горбатюк [5], О. Лут [6], Г. Мартинюк [2], О. Москалюк [7], Р. Порзерей [5], Л. Романишина [1], М. Сорока [4], О. Степаненко [7], В. Таран [6], О. Худоярова [5], С. Чекалова [8], Н. Чернікова [8], Ю. Шафорост [6; 7], І. Шепель [8] та інші.

Однак, доцільно зауважити, що не до кінця розкриті особливості дистанційного викладання хімічних дисциплін у ЗВО, зокрема аграрного спрямування, з позиції практичного підходу.

Метою статті є розкриття особливостей викладання хімічних дисциплін в аграрних ЗВО з позиції практичного аспекту.

Виклад основного матеріалу

Метою дистанційного навчання є надання освітніх послуг з використанням сучасних інформаційно-комунікаційних технологій на заняттях за певним освітнім або педагогічно-кваліфікаційним рівнем відповідно до національних стандартів освіти [9].

Ключовою особливістю дистанційного навчання є те, що воно органічно поєднує різні форми навчання під керівництвом викладача з самостійним навчанням студентів. У цих умовах роль науково-педагогічних працівників і студентів набуває нового статусу. Викладачі беруть на себе роль тьюторів, які адаптують навчальні програми та вдосконалюють освітній процес відповідно до інновацій, а здобувачі освіти повинні бути достатньо мотивованими для самостійного пошуку знань, прийняття відповідальних рішень, підвищення інтелектуального потенціалу [10, с. 33].

Сучасна система вивчення хімічних дисциплін у ЗВО, зокрема аграрного спрямування, передбачає самостійну роботу студентів, засвоєння ними теоретичного матеріалу, здобуття практичних навичок, що виникають під час лабораторних занять. Сьогодні існує два способи дистанційного навчання: синхронний і асинхронний. Лекції проводяться в синхронному режимі - у формі класичних лекцій або лекційних обговорень, обговорення складних питань, онлайн-спілкування. Асинхронні лекції дозволяють презентувати навчальний матеріал на електронних платформах у вигляді відеозаписів, даючи студентам короткий огляд теми лекції та додатково висвітлюючи ключові елементи змісту [3].

Невід'ємною частиною дистанційного навчання хімічних дисциплін є використання інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ), які в поєднанні з традиційними методами дозволяють формувати та розвивати спеціальні навички. Використання ІКТ має бути структурованим і системним на всіх етапах освітнього процесу. Раціональне використання ІКТ у дистанційній освіті може підвищити рівень навчання та стимулювати творчий пошук, а також імітувати різні хімічні процеси та явища.

В умовах дистанційного навчання завдання вивчення хімічних дисциплін вирішуються шляхом створення віртуальних хімічних лабораторій. З одного боку, ці віртуальні лабораторії вигідні та зручні, особливо з огляду на вартість реального лабораторного обладнання та реактивів для проведення деяких дослідів, необхідність отримання дозволу на використання прекурсорів, відсутність кредитного часу для опанування навчальної складової та адаптації. З одного боку, виконання лабораторних робіт необхідно для формування у студентів практичних навичок поводження з обладнанням, отримання та обробки експериментальних даних, розвитку вмінь планувати експерименти, аналізувати та порівнювати отримані дані, робити висновки. Проте використання віртуальних лабораторій має носити диференційований характер і враховувати специфіку викладання освітньої складової, яка не дає можливості випускникам аграрних ЗВО працювати не з реальними об'єктами та явищами, а з віртуальними моделями [8].

Використання віртуальних хімічних лабораторій для вивчення хімічних дисциплін значно доповнює перелік інструментів візуалізації та дозволяє з'ясовувати теоретичні питання за допомогою хімічних експериментів. Великий обсяг текстової інформації, яку потрібно «прочитати» на екрані, візуальне подання навчального матеріалу, щоб уникнути «спливаючих» панелей і меню і не захаращувати екран, висока чіткість, продумані організаційні рішення, зручність навігації, постійний доступ до всіх розділів, змістовність і чіткість подачі образотворчого матеріалу - все це головні особливості використання віртуальних лабораторій для вивчення хімічних дисциплін.

Варто зауважити, що в багатьох аграрних ЗВО процес дистанційного навчання проходить за допомогою дистанційної платформи Moodle. Віртуальні хімічні лабораторії в системі Moodle надають можливість: підготувалися до проведення дослідів у природі; змоделювати експерименти, які з певних причин неможливо провести в лабораторії тощо.

З метою організації дистанційного навчання в мережевому середовищі з використанням Інтернет-технологій розробляються дистанційні курси для вивчення хімічних дисциплін, що проводяться в системі дистанційної платформи Moodle.

Використання віртуальних хімічних лабораторій у контексті вивчення хімічних дисциплін в умовах дистанційного навчання дасть можливість: 1) комп'ютерного моделювання хімічних дослідів, які неможливо, незручно або небезпечно проводити в навчальних лабораторіях; 2) підготовки до польових дослідів; 3) виявити деякі закономірності хімічних і фізико-хімічних процесів, які практично неможливо зафіксувати в природних дослідах.

З огляду на такі аспекти, доцільно зауважити, що перспективним напрямком розвитку дистанційної платформи Moodle є розробка модулів підтримки віртуальних хімічних лабораторій, оскільки віртуальні хімічні лабораторії є важливою частиною формування у студентів аграрних спеціальностей практичних навичок у хімічних дослідженнях.

Сьогодні багато аграрних ЗВО використовують в процесі вивчення хімічних дисциплін в умовах дистанційного навчання такі віртуальні хімічні лабораторії, як [11]:

1. Спектроскопія кругового дихронізму - це спектроскопічний метод, у якому КД молекул вимірюється в діапазоні довжин хвиль. Ця лабораторія широко використовується для вивчення хіральних молекул усіх типів і розмірів, але саме у вивченні великих біологічних молекул вона знаходить своє найважливіше застосування. Основне використання полягає в аналізі вторинної структури або конформації макромолекул, зокрема білків, і оскільки вторинна структура чутлива до навколишнього середовища, наприклад, температури або рН, круговий дихроїзм може бути використаний для спостереження того, як вторинна структура змінюється з умовами навколишнього середовища або при взаємодії з інші молекули.

2. Віртуальна лабораторія колоїдної та поверхневої хімії. Ця лабораторія присвячена колоїдним системам. Молоко, вершкове масло, морозиво, спрей для тіла, чорнило, крем для гоління, клей тощо - лише деякі з численних прикладів колоїдів. Коли речовина в одному з цих станів диспергується в інший стан, це називається «колоїдною системою».

3. Віртуальна лабораторія неорганічної хімії. Неорганічна хімія - розділ хімії, що вивчає властивості та поведінку неорганічних сполук. Дослідження за допомогою цієї лабораторії включають: 1) аналіз води (визначення фізичних параметрів); 2) аналіз води (визначення хімічних параметрів); 3) кислотно-основне титрування; 4) гравіметричну оцінку барію; 5) гравіметричну оцінку нікелю; 6) вивчення розщеплення кристалічного поля в неорганічних комплексах; 7) ознайомлення з геометрією та точковою групою різних молекул; 8) аналіз сплаву (латунь) (для визначення та розділення складових у сплаві); 9) аналіз ґрунту (визначення питомої провідності ґрунту; визначення рН ґрунту).

4. Молекулярна абсорбційна спектроскопія. Ця лабораторія стосується спектроскопії молекулярного поглинання.

5. Молекулярна флуоресцентна спектроскопія. Ця лабораторія присвячена молекулярній флуоресцентній спектроскопії. Вимірювання флуоресценції може надати важливу інформацію щодо молекули.

6. Віртуальна лабораторія фізичної хімії. Фізична хімія - це пояснення макроскопічних, мікроскопічних, атомних, субатомних явищ і явищ частинок у хімічних системах за допомогою фізичних понять. Віртуальна лабораторія фізичної хімії призначена для ознайомлення студентів з деякими спектроскопічними та аналітичними методами. Залежно від природи джерела (енергії), матеріалу та їх взаємодії існують різні спектроскопічні методи, які широко вивчаються для розуміння хімічних молекул і процесів.

7. Віртуальна лабораторія квантової хімії. Ця лабораторія займається квантово-хімічними обчисленнями, які є одним із основних аспектів обчислювальної хімії. Квантова механіка - це галузь фізики, яка має справу із системами, що демонструють поведінку як частинок, так і хвиль, а квантова хімія - це застосування цього механізму квантової механіки до систем, у яких використовується хімічна інформація, щоб передбачити хімічну поведінку/властивості системи.

хімічний лабораторія дистанційний освіта

Висновки

Проведені дослідження дозволяють зробити висновки про доцільність використання віртуальних хімічних лабораторій під час вивчення хімічних дисциплін в умовах дистанційного навчання в аграрних ЗВО. Це стає особливо актуальним в умовах сьогодення, коли освітній процес проходить у дистанційному режимі, оскільки у студентів збільшується самостійне навантаження, а викладачі не мають необхідного обладнання, реактивів та можливості для проведення та демонстрації лабораторних дослідів. Крім інших переваг, робота у віртуальній хімічній лабораторії містить деякі елементи гри, що робить її ненав'язливим елементом, який додатково мотивує студентів до успішного вивчення хімічних дисциплін.

Виконання завдань у віртуальній хімічній лабораторії підвищує ефективність освітнього процесу, покращує практичні навички та самостійну підготовку до лабораторних дослідів. Проте лише поєднуючи віртуальну роботу з виконанням роботи в реальній лабораторії, можна сформувати навички роботи з реальними приладами та сенсорне сприйняття інформації, що сприяє швидкому формуванню дослідницьких навичок здобувачів вищої освіти в аграрних ЗВО.

Література

1. Анічкіна О.В., Романишина Л.М., Авдєєва О.Ю. Організація дистанційного навчання хімії у закладів вищої освіти в умовах військового стану. Науковий часопис НПУ імені М.П. Драгоманова. Серія 5. Педагогічні науки: реалії та перспективи. 2022. Випуск 86. С. 15-20.

2. Войтович І., Войтович О., Мартинюк Г. Використання віртуальних лабораторій в процесі вивчення хімічних дисциплін. Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: педагогіка. 2021. № 1(1). С. 32-41.

3. Галушко С. Вивчення хімічних дисциплін в процесі дистанційного навчання. Проблеми підготовки сучасного вчителя: збірник наукових праць. 2021. Випуск 2(24). С. 85-94.

4. Душечкіна Н.Ю., Давискиба В.В., Сорока М.В. Сучасні підходи до викладання хімічних дисциплін в умовах дистанційного навчання. Інноваційна педагогіка. 2021. Випуск 38. С. 131-138.

5. Худоярова О., Горбатюк Н., Подзерей Р., Давискиба В. Особливості використання сучасних засобів організації дистанційного викладання хімічних дисциплін у ЗВО. Актуальні питання у сучасній науці. 2022. № 3(3). С. 424-435.

6. Шафорост Ю.А., Лут О.А., Таран В.Р. Інтегрований підхід до розвитку дослідницьких умінь учнів середніх класів у процесі вивчення хімії. Науковий вісник Льотної академії. Серія: Педагогічні науки. Збірник наукових праць / Гол. ред. Т.С. Плачинда. Кропивницький: «Поліум», 2022. Вип. 11. С.146-155.

7. Москалюк О.П., Шафорост Ю.А., Степаненко О.К. Дистанційні платформи для навчання і саморозвитку учнів та студентів під час воєнного стану. «Перспективи та інновації науки». 2022. № 7(12). С.417-428.

8. Чернікова Н.В., Шепель І.М., Чекалова С.В. Особливості викладання хімії в умовах дистанційного навчання. Recent trend in science and technology. Abstracts of XII International Scientific and Practical Conference (Sweden, Stockholm, December 1-2, 2020.). - Stockholm, 2020. Р. 194-199.

9. Про затвердження Положення про дистанційне навчання: Положення від 25.04.2013 № 466.

10. Теорія та практика змішаного навчання: монографія / В. М.Кухаренко [та ін.]. Харків: «Міськдрук»,НТУ«ХПІ», 2016. 284 с.

11. Chemical Sciences. Broad Areas of Virtual Labs.

References

1. Anichkina O.V., Romanyshyna L.M., Avdjejeva O.Ju. (2022). Orghanizacija dystancijnogho navchannja khimiji u zakladiv vyshhoji osvity v umovakh vijsjkovogho stanu [Organization of distance learning of chemistry at institutions of higher education under martial law]. Naukovyj chasopys NPU imeni M. P. Draghomanova. Serija 5. Pedaghoghichni nauky: realiji ta perspektyvy - Scientific journal of the M.P. Drahomanov NPU. Series 5. Pedagogical sciences: realities and prospects, 86, 15-20 [in Ukrainian].

2. Vojtovych I., Vojtovych O., Martynjuk Gh. (2021). Vykorystannja virtualjnykh laboratorij v procesi vyvchennja khimichnykh dyscyplin [The use of virtual laboratories in the process of studying chemical disciplines]. Naukovi zapysky Ternopiljsjkogho nacionaljnogho pedaghoghichnogho universytetu imeni Volodymyra Ghnatjuka. Serija: pedaghoghika - Scientific notes of Ternopil National Pedagogical University named after Volodymyr Hnatyuk. Series: pedagogy, 1(1), 32-41 [in Ukrainian].

3. Ghalushko S. (2021). Vyvchennja khimichnykh dyscyplin v procesi dystancijnogho navchannja [The study of chemical disciplines in the process of distance learning]. Problemy pidghotovky suchasnogho vchytelja: zbirnyk naukovykh pracj - Problems of modern teacher training: a collection of scientific works, 2(24), 85-94 [in Ukrainian].

4. Dushechkina N.Ju., Davyskyba V.V., Soroka M.V. (2021). Suchasni pidkhody do vykladannja khimichnykh dyscyplin v umovakh dystancijnogho navchannja [Modern approaches to teaching chemical disciplines in the conditions of distance learning]. Innovacijna pedaghoghika - Innovative pedagogy, 38, 131-138 [in Ukrainian].

5. Khudojarova O., Ghorbatjuk N., Podzerej R., Davyskyba V. (2022). Osoblyvosti vykorystannja suchasnykh zasobiv orghanizaciji dystancijnogho vykladannja khimichnykh dyscyplin u ZVO [Peculiarities of the use of modern tools for the organization of distance teaching of chemical disciplines in higher education institutions]. Aktualjni pytannja u suchasnij nauci - Current issues in modern science, 3(3), 424-435 [in Ukrainian].

6. Shaforost Ju.A., Lut O.A., Taran V.R. (2022). Integhrovanyj pidkhid do rozvytku doslidnycjkykh uminj uchniv serednikh klasiv u procesi vyvchennja khimiji [An integrated approach to the development of research skills of secondary school students in the process of studying chemistry]. Naukovyj visnyk Ljotnoji akademiji. Serija: Pedaghoghichni nauky. Zbirnyk naukovykh pracj - Scientific Bulletin of the Flight Academy. Series: Pedagogical sciences. Collection of scientific papers, 11, 146-155 [in Ukrainian].

7. Moskaljuk O.P., Shaforost Ju.A., Stepanenko O.K. (2022). Dystancijni platformy dlja navchannja i samorozvytku uchniv ta studentiv pid chas vojennogho stanu [Remote platforms for learning and self-development of pupils and students during martial law]. Perspektyvy ta innovaciji nauky - Prospects and innovations of science, 7(12), 417-428 [in Ukrainian].

8. Chernikova N.V., Shepelj I.M., Chekalova S.V. (2020). Osoblyvosti vykladannja khimiji v umovakh dystancijnogho navchannja [Peculiarities of teaching chemistry in distance learning conditions]. Recent trend in science and technology. Abstracts of XII International Scientific and Practical Conference - Recent trends in science and technology. Abstracts of XII International Scientific and Practical Conference, 194-199 [in Ukrainian].

9. Pro zatverdzhennja Polozhennja pro dystancijne navchannja: Polozhennja vid 25.04.2013 № 466 [On the approval of the Regulation on distance learning: Regulation № 466 dated 25.04.2013]. [in Ukrainian].

10. Teorija ta praktyka zmishanogho navchannja: monoghrafija [Theory and practice of blended learning: a monograph] / V. M.Kukharenko [ta in.]. Kharkiv: «Misjkdruk»,NTU«KhPI», 2016. 284 p. [in Ukrainian].

11. Chemical Sciences. Broad Areas of Virtual Labs. [in English].

Размещено на Allbest.ru