Методика навчання органічної хімії майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Центральноукраїнський державний університет імені Володимира Винниченка

Методика навчання органічної хімії майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання

Плющ Валентина Миколаївна

доктор педагогічних наук

професор кафедри природничих наук

і методик їхнього навчання

Анотація

змішаний навчання учитель природничий

Стаття присвячена проблемі підвищення ефективності підготовки майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання. Здійснення комплексного аналізу науково-педагогічних джерел дало змогу з'ясувати, що в умовах сьогодення змішане навчання є чинником удосконалення методики навчання органічної хімії, оскільки: забезпечує можливості для забезпечення рівного доступу учасників освітнього процесу до якісних навчально-методичних матеріалів (в тому числі значно підвищити візуалізацію навчання органічної хімії), незалежно від місця проживання та форми навчання здобувачів освіти; забезпечує можливість здійснення лабораторного практикуму в очному режимі, що є необхідною умовою формування спеціальних (фахових) компетентностей майбутніх учителів природничих наук, хімії, біології.

На підставі аналізу наукової літератури та практики навчання майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології обґрунтовано методику навчання «Органічної хімії» майбутнім учителям природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання, загальну структуру якої складають: дидактично обґрунтований і структурований зміст (повнотекстові навчальні матеріали освітнього компоненту «Органічна хімія»), форми організації змішаного навчання (традиційні лекції й «перевернутий клас», практичні заняття, е-практичні заняття), методи змішаного навчання (традиційні методи навчання (словесні, наочні, практичні) та методи е-дистанційного навчання з використанням системи Moodle-ЦДУ та платформи Google Qassroom for Educational. Обґрунтовано педагогічні умови застосування методики навчання органічної хімії майбутніх учителів природничих наук, хімії, біології в умовах змішаного навчання, а саме: створення інформаційно-освітнього середовища; постійне удосконалення цифрових навичок учасників освітнього процесу; постійне підвищення кваліфікації (зокрема методичного аспекту) науково-педагогічних працівників; підвищення рівня комунікації між учасниками освітнього процесу.

Ключові слова: методика навчання органічної хімії; змішане навчання, майбутні вчителі природничих наук, хімії, біології.

Pliushch Valentyna Mykolaivna Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, of the Natural Sciences and Methods of its Teaching Department, Volodymyr Vynnychenko Central Ukrainian State University

Methods of teaching organic chemistry to future science, chemistry and biology teachers through blended learning

Abstract

The article focuses on how blended learning can improve the training of future science, chemistry and biology teachers. A detailed review of scientific and pedagogical sources has revealed that blended learning is a significant factor that improves teaching methods in the realm of organic chemistry. This is on account of it offering the possibility to guarantee equal access for students to high-quality educational materials, regardless of their place of residence or the form of education pursued, markedly increasing the visualization of organic chemistry teaching. Blended learning also facilitates the incorporation of laboratory work in face-to-face mode, a crucial requirement for cultivating specific (professional) competences in future science, chemistry and biology teachers.

A thorough analysis of relevant scientific literature and practice of training future science, chemistry and biology teachers has made it possible to validate methods of teaching organic chemistry in the context of blended learning. These methods are based on pedagogically sound and organized content (comprehensive educational materials for organic chemistry), diverse forms of blended learning (conventional lectures, the “flipped classroom” approach, practical sessions, e-practical sessions), as well as a combination of traditional teaching methods (verbal, visual, practical) and distance learning methods through the CDU Moodle system and Google Classroom. Importantly, the article justifies pedagogical conditions for using methods of teaching organic chemistry to future science, chemistry and biology teachers through blended learning. These conditions are as follows: 1) creating an information-enriched educational environment; 2) enhancing digital skills among the actors in the educational process; 3) promoting professional development, particularly in the methodical aspect, among research and teaching staff; 4) improving communication among the actors in the educational process.

Keywords: methods of teaching organic chemistry, blended learning, future science, chemistry and biology teachers.

Постановка проблеми

За декілька останніх десятиліть дистанційне та змішане навчання стало глобальним явищем освітньої та інформаційної культури, що спричинило суттєві трансформації системи освіти в багатьох країнах світу. В Україні спочатку через пандемію COVID-19, а потім із уведенням воєнного стану заклади освіти перейшли на екстрене дистанційне навчання. У таких умовах роль викладача трансформується, змінюється тип навчання від класичного на інтерактивний, виникає безліч питань щодо особливостей вивчення різних освітніх компонентів, зокрема хімічних дисциплін під час підготовки майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології. Особливо це стосується реалізації лабораторних робіт як специфічного методу вивчення хімії. Перспективним у вирішенні окресленої проблеми вважаємо можливість реалізації практичної складової при вивченні хімічних дисциплін взагалі, та органічної хімії зокрема в умовах змішаного навчання. З огляду на це, актуальність дослідження обумовлена доведеною ефективністю базових інструментів дистанційного навчання (спеціальних технологій підтримки віртуальної навчальної діяльності, онлайн платформ, навчально-методичних ресурсів тощо) у навчанні органічної хімії та недостатньо обґрунтованою методикою їх комплексного застосування у поєднанні з традиційним навчанням.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Аналіз науково-педагогічних та методичних джерел, засвідчив, що у педагогічній теорії та практиці накопичено суттєвий потенціал щодо підвищення якості освітнього процесу з підготовки майбутніх учителів природничих наук, хімії а саме схарактеризовано теоретичні і методичні аспекти вивчення хімічних дисциплін (Н. Туринська, Л. Величко, О. Максимов, С. Решнова, В. Староста, О. Ярошенко та інші).

Проблемні аспекти дистанційного вивчення хімічних дисциплін у закладах вищої освіти студіювали у наукових працях І. Войтович, О. Войтович, О. Воскобойнік, Дж. Георгіу, О. Головченко, В. Давискиба, К. Димитропулос, Н. Душечкіна, Л. Єгорова, А. Маніцаріс, Г. Мартинюк, І. Назарко, Г. Окрепка, В. Ставицький, Л. Філліпова.

Проблема змішаного навчання розкривається у наукових працях як вітчизняних, так і зарубіжних учених, зокрема у наукових працях Дж. Бергманна (Bergmann) і А. Самса (Sams), О. Даниско, О. Вольнович, Г. Ткачук і К. Бугайчука. Так, Дж. Бергманн і А. Самс).

Мета статті - теоретико-методичне обґрунтування методики викладання органічної хімії майбутнім учителям природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання.

Виклад основного матеріалу

Термін «змішане навчання» введено та визначено дослідниками С. Бонком та С. Гремом у 2006 р. після публікації «Довідника змішаного навчання» [2]. Поняття «змішане навчання» протрактовано у науково-педагогічній та методичній літературі по різному [2]. Ми погоджуємось з думкою Т. Собченко, що спільним для усіх визначень є розуміння змішаного навчання як організацію взаємодії суб'єктів в освітньому процесі шляхом поєднання дистанційного (онлайн) та традиційного (офлайн) навчання. Крім того, на основі аналізу літературних джерел виявлено чотири рівні доступу здобувачів освіти до навчання: очний, синхронний онлайн, асинхронний онлайн та відкритий доступ. Все це спричинило появу поряд із терміном «змішане навчання» таких понять як «гібридне навчання», «гнучке навчання», «гібридно-гнучке навчання» тощо [2].

Наприклад, термін змішане синхронне навчання (Blended Synchronous) запропонований у 2013 році Жаклін Кенні (Університет Маккуорі), Барні Далгарно (Університет Чарльза Стерта) та Грегором Е. Кеннеді (Мельбур) [3]. Автори визначають змішаний синхронний метод навчання як «навчання та викладання, коли здобувачі освіти беруть участь у очних заняттях та за допомогою мультимедійних синхронних технологій, таких як відеоконференції, веб-конференції або віртуальні світи» [2].

Модель навчання «синхронний гібрид» (Synchronous Hybrid) фокусується на злитті середовищ очного та онлайн-синхронного навчання [3]. Окреслена модель передбачає, що одні здобувачі перебувають в аудиторіях, а інші, що знаходяться на карантині, підключаються онлайн.

Гібридно-гнучке навчання HyFlex розроблене Браяном Бітті у 2007 року [3]. Автор описав модель як комбінацію гібридної, яка поєднує в собі як онлайн, так і очні методи, і гнучкої, відповідно до якої студенти можуть вибирати, доступ до навчання - очний чи онлайн. Особливість моделі HyFlex полягає в тому, що здобувач освіти самостійно визначає вид доступу (віч-на-віч, онлайн-синхронна або онлайн-асинхронна).

Навчання з мультидоступом (Multi-Access learning) - навчання з множинним доступом може включати безліч різних конфігурацій режимів, що передбачає розробку відповідного навчального контенту до кожного режиму (Valerie Irvine, 2020).

Організація змішаного навчання передбачає створення дистанційного курсу, який може доповнюватися та змінюватися під час навчання. У навчальних планах Центральноукраїнського державного університету передбачено опанування курсу «Органічна хімія» для студентів спеціальності 014 «Середня освіта (Природничі науки)», 014 Середня освіта «Біологія та здоров'я людини) та Хімія 014 «Середня освіта (Хімія)» (на» першому бакалаврському рівні вищої освіти). Основні форми занять, передбачені навчальними планами цих спеціальностей є лекції, лабораторні робота та самостійна робота студентів. Таким чином, дистанційний курс обов'язково повинен містити у собі: лекційний теоретичний матеріал; інструктивно-методичні матеріали до лабораторних робіт, тестові завдання та критерії оцінювання наукових досягнень студентів. Відмітимо, що важливе місце у дистанційному курсі з хімічних дисциплін займають саме методичні розробки лабораторних робіт, через те що неможливо вивчити хімічні явища та процеси без посереднього проведення хімічного експерименту.

Розробка дистанційних курсів може бути здійснена засобами онлайн сервісів та платформ. Наприклад у Центральноукраїнському державному університеті імені Володимира Винниченка ще з 2015 року для організації дистанційного та/ або змішаного навчання використовується платформа Moodle. Попри ряд переваг платформи вона мала суттєвий недолік - відсутність можливості проведення синхронних занять засобами відеоконференцій. Варто зазначити, що цей недолік наразі усунено, і на платформі проведено інтеграцію програмного модуля Google Meet для Moodle, що дозволяє викладачеві, не виходячи з Moodle, створити кімнату Google Meet і зробити доступним для студентів записи кімнати, збереженої на Google Drive.

Враховуючи окреслений недолік з 2020 року для організації дистанційного навчання в умовах пандемії COVID 2019 в Центральноукраїнському державному університеті імені Володимира Винниченка запроваджено програмне забезпечення Google Workspace for Education. Досвід використання обох платформ дозволив визначити структуру електронного курсу для вивчення дисциплін хімічного спрямування в інформаційно-навчальному середовищі закладу вищої освіти: робоча програма, силабус, глосарій, критерії оцінювання, розподіл балів, рекомендована література; змістовні модулі (повнотекстові варіанти лекцій, завдань до виконання, лабораторний журнал); теми і завдання до самостійної роботи; перелік індивідуальних завдань, проектів тощо; тестовий поточний та підсумковий контроль підсумковий контроль тощо.

Основною відмінністю застосування платформи Moodle в освітньому процесі належить можливість встановлення часу проходження тестового завдання та можливість створення оновленого тесту з теми шляхом рандомного вибору питань, що містяться у банку тестових завдань, що сприяє більш достовірному виявленню рівня навчальних досягнень здобувачів освіти.

На платформі Google Workspace for Education також можна створити відповідну подібну структуру, редагувати й оновлювати навчальний контент. Крім того можна сформувати електронні таблиці успішності студентів за усіма видами робіт, є можливість відслідковувати додаткові параметри, пов'язані з контролем організації самостійної роботи користувачів, а саме: частоту відвідування порталу; кількість опрацьованих навчальних матеріалів; характер помилок у тесті тощо. На платформі також викладено лекційні матеріали, повні й стислі конспекти з рисунками, відеолекції, посилання на віртуальні лабораторні роботи, приклади розв'язування задач, тестові завдання з кожної теми. До переваг застосування платформи в освітньому процесі належить можливість зворотного зв'язку викладача зі студентами. Викладач вчасно може написати оголошення, прокоментувати певний сеанс тестів чи звіт, що надіслав для перевірки студент, який, зі свого боку, може поставити запитання online викладачу тощо. Разом з тим, недоліком платформи, у порівнянні з платформою Moodle визначаємо значно меншу можливість налаштувань для тестових завдань (наприклад, відсутність можливості автоматичного закриття тесту через установлений час).

Вивчення дисципліни «Органічна хімія» студентами - майбутніми учителями природничих наук, хімії, біології в умовах змішаного навчання пропонуємо організовувати так, щоб лекційні заняття здійснювались під час дистанційного навчання, а лабораторні - під час традиційного навчання. Така організація навчання студентів дозволить нівелювати недоліки як дистанційного навчання (зменшення рівня комунікації учасників освітнього процесу, неможливість формування практичних навичок поводження з реактивами та обладнанням), так і традиційного, зокрема: зменшення кількості аудиторних, зокрема лабораторних (практичних) занять; низький рівень візуалізації процесу вивчення органічної хімії унаслідок застосування традиційних засобів навчання (роздаткового матеріалу, записи на дошці); низька результативність вивчення органічної хімії, спричинена заучуванням студентами навчального матеріалу.

На підставі аналізу наукової літератури та практики навчання майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології пропонуємо методику навчання «Органічної хімії» майбутнім учителям природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання, загальну структуру якої складають:

дидактично обґрунтований і структурований зміст (повнотекстові навчальні матеріали освітнього компоненту «Органічна хімія»);

форми організації змішаного навчання (традиційні лекції й «перевернутий клас», практичні заняття, е-практичні заняття);

методи змішаного навчання (традиційні методи навчання (словесні, наочні, практичні) та методи е-дистанційного навчання з використанням системи Moodle-ЦДУ та платформи Google Olassroom for Educational.

Схематично структуру методики навчання органічної хімії майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання можна зобразити у вигляді схеми (рис. 1).

Рис. 1. Методика навчання органічної хімії майбутніх учителів природничих наук, хімії та біології в умовах змішаного навчання

Мета дисципліни орієнтована та кількість годин, що виділена на лекції, лабораторні (практичні) роботи визначено робочою програмою дисципліни.

Реалізація змісту навчальної дисципліни відбувається під час: лекцій, (мультимедійні лекції, лекції із застосуванням техніки зворотного зв'язку (інтерактивна лекція), лекції з помилками, лекції відеоконференції), лабораторних робіт, аудиторної та позааудиторної самостійної роботи (запланована навчальна, навчально-дослідницька робота). Провідним є необхідність оптимального добору традиційних (лекції, практичні заняття тощо) та інноваційних (відеолекції, е-практичні роботи, вебінари тощо) форм організації змішаного навчання; методів змішаного навчання, що поєднують традиційні методи навчання (словесні, наочні, практичні) і методи е-дистанційного навчання з використанням можливостей платформ Moodle-ЦДУ та Google Qassroom for Educational; комп'ютерно орієнтованих засобів навчання (е-бібліотеки, хмаро орієнтовані засоби, технології мережного та е-дистанційного навчання, освітній портал, сучасні мобільні засоби, e-соціальні мережі) з традиційними засобами навчання.

Варто відзначити необхідність застосовання елементи техніки «flipped classroom», коли студент має попередньо ознайомлитись з навчальним матеріалом, який планується для вивчення на майбутньому занятті ( це стосується і лекцій, і лабораторних робіт, і семінарів, і колоквіумів. Таким чином суттєво збільшується роль поза аудиторної роботи. Специфіка навчальної дисципліни також полягає в тому, що за незначний термін студент має виконати велику кількість лабораторних робіт, ознайомитися з новими типами реакцій, з новим обладнанням і новими методами дослідження. Тому пропонуємо подавати навчальний матеріал з максимально можливим унаочненням: традиційного (демонстрації, відеодемострації) та інноваційного (віртуальні лабораторії, наприклад). Разом з тим варто пам'ятати, що окреслені підходи не здатні повною мірою замінити наочний експеримент, оскільки не дозволяють формувати у студентів практичні навички поводження з хімічними реактивами та обладнанням.

Ефективність реалізації запропонованої методики залежить від дотримання певних педагогічних умов, а саме:

створення та постійне оновлення інформаційно-освітнього середовища;

постійне удосконалення цифрових навичок учасників освітнього процесу;

систематичне підвищення кваліфікації (зокрема методичного аспекту) науково-педагогічних працівників;

підвищення рівня комунікації між учасниками освітнього процесу.

Висновки

Здійснення комплексного аналізу науково-педагогічних джерел дало змогу з'ясувати, що в умовах сьогодення змішане навчання є чинником удосконалення методики навчання органічної хімії, оскільки дозволяє поєднувати два складники - гнучкість дистанційних курсів та переваги традиційного навчання в аудиторії. Така організація вивчення хімічних дисциплін взагалі, та органічної хімії зокрема забезпечує можливості для забезпечення рівного доступу учасників освітнього процесу до якісних навчально-методичних матеріалів (в тому числі значно підвищити візуалізацію навчання органічної хімії), незалежно від місця проживання та форми навчання здобувачів освіти; забезпечує можливість здійснення лабораторного практикуму в очному режимі, що є необхідною умовою формування спеціальних (фахових) компетентностей майбутніх учителів природничих наук, хімії, біології. Перспективами подальших досліджень уважаємо необхідність проектування особистого електронного простору студентів - майбутніх учителів природничих дисциплін, хімії та біології при вивченні дисциплін хімічного циклу.

Література

1. Собченко Т.М. Змішане навчання: поняття та завдання. Педагогіка формування творчої особистості у вищій і загальноосвітній школах: зб. наук. пр. Запоріжжя: КПУ, 2021. Вип. 75, Т. 3. С. 73-75

2. Плющ В.М. Трансформація моделей дистанційного навчання в умовах цифрового освітнього середовища. Педагогічна компаративістика і міжнародна освіта 2022: виклики і перспективи в умовах турбулентності світу: зб. матер. Міжнар. конф. Матеріали (м. Київ, 04 листопада 2022 р.) Інститут педагогіки НАПН України, Київ, 2022.

3. Valerie, Irvine. The Landscape of Merging Modalities. Educausereview, 2020, № 4, 42-57. URL:https://er.educause.edu/articles/2020/10/the-landscape-of-mergingmodalities.

References

1. Sobchenko T.M. (2021) Zmishane navchannia: poniattia ta zavdannia [ Blended learning: concepts and tasks] Pedahohika formuvannia tvorchoi osobystosti u vyshchii i zahalnoosvitnii shkolakh: zb. nauk. pr. Zaporizhzhia: KPU,. Vyp. 75, T. 3. S. 73-75 [in Ukrainian].

2. Pliushch V.M. (2022) Transformatsiia modelei dystantsiinoho navchannia v umovakh tsyfrovoho osvitnoho seredovyshcha [ Transformation of distance learning models in the digital educational environment] Pedahohichna komparatyvistyka i mizhnarodna osvita: vyklyky i perspektyvy v umovakh turbulentnosti svitu: zb. mater. Mizhnar. konf. Materialy. Kyiv, Instytut pedahohiky NAPN Ukrainy. [in Ukrainian].

3. Valerie, Irvine (2020) The Landscape of Merging Modalities. Educausereview, № 4, 42-57. URL: https://er.educause.edu/articles/2020/10/the-landscape-of-mergingmodalities [in English].

Размещено на Allbest.ru