4. Химический кабинет как специфическое средство обучения химии.

Химический кабинет — это комплекс помещений, состоящий как минимум из двух комнат: класса-лаборатории и лаборантской комнаты, оборудованных всем необходимым для обучения химии. В классе-лаборатории (площадью 70—72 м²) проводятся уроки, а в лаборантской комнате (площадью от 16 м²) работают лаборант и учитель, подготавливая к уроку все необходимое. В лаборантской комнате хранится основная часть реактивов, материалов, посуды, инструментов и другого оборудования. Ученикам доступ в лаборантскую комнату должен быть запрещен.

Как и все средства обучения, химический кабинет служит целям воспитания, образования и развития учащихся. Важнейшие требования, предъявляемые к кабинету химии, разделяются на четыре группы:

1. Научно-методические. Кабинет химии должен удовлетворять требованиям химического содержания, дидактики, психологии, теории воспитания.

2. Эргономические, гигиенические и по технике безопасности. Кабинет должен удовлетворять требованиям научной организации труда и обеспечивать охрану здоровья учителя и учащихся.

3. Технические, технологические, экономические. Элементы оборудования должны быть просты в изготовлении, разработаны с учетом возможностей современного производства, изготовлены из недорогих материалов, надежны в эксплуатации и долговечны.

4. Специфические, обусловленные своеобразием тех или иных средств обучения, например, использование прокладок для хрупких стеклянных деталей с сочленениями и т.д.

Для школьного оборудования разработаны государственные стандарты (ГОСТ) и технические условия (ТУ).

При создании кабинета химии специально подбирают такое помещение, которое позволяет наилучшим образом использовать учебное оборудование для осуществления учебно-воспитательного процесса.

Система учебного оборудования. Ни один элемент учебного оборудования не может выполнить самостоятельно образовательную, воспитывающую и развивающую функции в учебном процессе. Они занимают подчиненное положение по отношению к методам обучения. Однако наличие и дидактические возможности средств обучения и воспитания определяют выбор методов. В этом их диалектическое единство. Так, например, внедрение в учебный процесс телевидения как средства обучения и воспитания создало телеуроки. Использование проектора позволило внести коррективы в традиционные наглядные методы: проецирование химических опытов и заданий для самостоятельной работы, самопроверки. Размещение на ученических столах реактивов, посуды и принадлежностей позволило шире внедрить в учебный процесс лабораторные опыты.

Совершенно иных методов обучения требует использование компьютерных программ и других интерактивных пособий.

Именно сочетание методов и средств обучения позволяет успешно решать проблему реализации триединой функции обучения.

Например, специфический интерьер химического кабинета, справочные таблицы на стенах, оборудованные столы учителя и учащихся, удобно расположенный вытяжной шкаф, рационально размещенное и доступное для пользования оборудование, создают определенный деловой настрой, способствует трудовому воспитанию.

Рабочие места учителя и учащихся. Рабочий стол учителя называют демонстрационным столом. Само название говорит о его предназначении. Все то, что хочет продемонстрировать учитель, должно быть хорошо видно всем ученикам в классе. Длина стола около 3 м. Он устанавливается стационарно на невысоком подиуме (высотой 20—30 см). Поверхность его решена в двух уровнях. Верхняя часть — демонстрационная, где осуществляется непосредственный показ учащимся объектов наблюдения, на нижней размещают вспомогательные предметы, которые скрыты от учащихся бортиком. Внимание учащихся сосредоточивается только на изучаемом объекте. При таком оборудовании рабочего места рационально организованный труд учителя оказывает большое воспитательное воздействие, способствует формированию серьезного отношения к предмету. Проекционная аппаратура находится у противоположной стены класса и управляется дистанционно. Использование демонстрационного вытяжного шкафа при проведении опытов с ядовитыми газами убеждает учащихся в необходимости соблюдать правила техники безопасности.

Вытяжному устройству в химическом кабинете уделяется особое внимание, потому что, выполняя свою основную функцию — удаление из помещения вредных паров и газов — оно не должно мешать наглядности демонстрируемых опытов. Поэтому демонстрационный вытяжной шкаф устанавливается в кабинете рядом с демонстрационным столом, под углом к аудитории и имеет две открывающиеся стенки — переднюю и заднюю. Последняя используется учителем, чтобы проводить работу в шкафу, не загораживая собой находящегося внутри шкафа оборудования. Ученики за опытом наблюдают через закрытую стеклянную переднюю стенку. В этом отношении типовые школьные вытяжные шкафы, установленные между классом и лаборантской комнатой, с методической точки зрения не отвечают своему назначению.

Некоторые учителя изготавливают самодельные подвесные вытяжные устройства в виде колпака на шарнирах, которое можно разместить над демонстрационным столом во время проведения опыта, а когда надобность исчезает, отодвинуть. Такое устройство способствует наглядности опыта.

Классная доска должна иметь три щита, магнитную часть поверхности и экран над доской. Под доской размещают плоские ящики для хранения таблиц.

Рабочее место учащегося также оборудовано специально разработанными лабораторными принадлежностями и способствует формированию и развитию практических умений и навыков, развитию интереса, самостоятельности, обеспечивает самостоятельность работы, делает более убедительными полученные знания.

На каждом лабораторном столе учащихся в кабинете химии установлены два шкафчика: один — с реактивами, другой — с посудой, инструментами и материалами. Набор тех и других продуман так, чтобы в основном обеспечить большинство проводимых на уроках химических опытов. Однако перечень необходимых для работы реактивов гораздо больше, и недостающие реактивы в каждом конкретном случае выдаются дополнительно. В наборы запрещается включать опасные и ядовитые вещества.

Такое оборудование рабочих мест учащихся является важным элементом научной организации труда (НОТ) учителя и учащихся, так как требуется совсем немного времени, чтобы подготовить кабинет к лабораторному или практическому занятию и убрать его по окончании работы. Комплексы средств обучения

В обучении химии на каждом уроке используется не одно, а несколько разных средств обучения, которые взаимно дополняют друг друга, способствуя формированию у учащихся возможно более объективных и четких представлений об изучаемом предмете или явлении. Так, например, при демонстрировании работы прибора небольшого размера, когда издали плохо просматриваются детали, может быть показана и плоскостная модель прибора, смонтированная на магнитной доске или нарисованная мелом на доске.

Впечатления от опыта с малыми количествами веществ, например, взаимодействия натрия с водой, усиливаются при проецировании его на экран через графопроектор.

В VIII классе при изучении химических реакций последовательно используют несколько средств обучения. Химический эксперимент позволяет внешне увидеть проявление реакции, материальные модели позволяют объяснить этот факт на уровне атомно-молекулярного учения как процесс перегруппировки атомов и изменения состава веществ и, наконец, с помощью знакового моделирования выводят сущность реакции — составляют химическое уравнение.

В органической химии для создания объективных представлений о молекулах органических веществ также применяют разные модели. Так, направление связи и значение валентного угла лучше всего показать на шаростержневых моделях, образование π-связи и пространственную изомерию — на картонных плоскостных моделях и т. д. Каждая модель отражает лишь отдельную характеристику вещества.

При изучении химического производства используют статические таблицы с условной схемой производственной линии, объемные макеты, позволяющие представить внешний вид и устройство отдельных аппаратов, действующую модель, в которой воспроизводятся химические реакции, происходящие в производственных условиях, в нужной последовательности, видеофильмы (в некоторых школах сохранились еще учебные кинофильмы, демонстрируемые через кинопроекторы, но пользоваться ими можно после внимательного предварительного просмотра, потому что большинство из них устарело), где отсняты производственные объекты в естественном виде в динамике. Вместо таблиц используют и другие статические средства — слайды и диафильмы, наилучшим образом реализующие методическую идею.

Не обязательно применять все средства обучения, которые имеются в распоряжении учителя, или рассматривать одну и ту же сторону объекта при помощи разных средств — это приведет только к потере времени на уроке. Не следует думать, что чем больше средств наглядности на уроке, тем лучше. Все должно быть методически обосновано и целесообразно. Таким образом, при подготовке к уроку средств обучения учитель продумывает их наилучшие сочетания, подбирает так называемый комплекс, который может быть разным в классах одной и той же параллели.

Входящие в комплекс средства имеют разное дидактическое назначение — для изучения нового материала, для закрепления или контроля. Иногда дополнительно изготавливают средства определенного дидактического назначения, например, опорные схемы для закрепления знаний и умений, специальные карточки с контрольными заданиями. Иногда для контроля знаний демонстрируют кинофильм (видеофильм) с выключенным звуком и предлагают ученику его прокомментировать или показывают таблицу с закрытыми надписями.

Важным средством наглядности, о котором незаслуженно мало говорится, хотя учитель пользуется им постоянно, является указка. Иногда это просто деревянная или сделанная из другого материала палочка, но в последнее время появились и все шире используются лазерные указки, проецирующие на нужный объект яркую красную точку лазерного луча. Преимущество в том, что он достигает любой высоты и дальности. Важно только следить, чтобы он не направлялся в глаза — это опасно. Такая указка максимально компактна (помещается в руке).

Лаборантская комната. Организовать труд учителя во время урока невозможно без тщательной предварительной подготовки, которая предусматривает подбор необходимых средств обучения, хранящихся в лаборантской комнате. Эта комната небольшая, поэтому размещение в ней оборудования должно быть тщательно продумано. Лаборантская комната должна иметь два выхода — в класс- лабораторию и в коридор, чтобы не нужно было проходить через класс во время урока. В ней должен быть препараторский стол для подготовки и проверки планируемого эксперимента. Для хранения раздаточных склянок и банок с реактивами, которые редко используются и поэтому не входят в ученические наборы на столах, предназначен емкий лоточный шкаф. Реактивы в нем хранятся в выдвижных лотках (в виде полок с бортиками). Нужный лоток с банками вынимают, выносят в класс и реактивы расставляют по столам. В шкафу также размещены в поролоновых укладках некоторые виды посуды, стеклянные приборы.

В лаборантской комнате находится сейф для хранения легко возгорающихся жидкостей (ЛВЖ) и ядовитых веществ.

В лаборантской комнате учитель размещает пособия, необходимые ему для подготовки к урокам: небольшую библиотеку методической, химической и научно-популярной литературы, комплекты научно-популярных журналов и журнала «Химия в школе», газеты «Химия» (Приложение к газете «1 сентября») и др.

Особого внимания заслуживает письменный стол учителя. На столе находятся картотеки различного назначения, которыми учитель пользуется при подготовке к очередному уроку. Письменный стол — это рабочее место учителя в лаборантской, который должен быть обеспечен всеми необходимыми канцелярскими принадлежностями. Тетради учащихся учитель хранит на полках в шкафу или на специальной этажерке.

5. Виртуальные школьные лаборатории. Информационные технологии при обучении химии становятся незаменимыми помощниками, если речь идет об изучении токсичных или взрывоопасных веществ (например, галогенов, щелочных металлов). В этом случае возможность проведения эксперимента виртуально является разумным решением.

Под виртуальными лабораториями следует понимать компьютерную программу, позволяющую моделировать химический процесс, изменять условия и параметры его проведения. С дидактической точки зрения виртуальная лаборатория рассматривается как метод, форма и средство обучения, в ходе реализации которого учащиеся под руководством учителя и по заранее намеченному плану выполняют определенные практические задания (работы).

Выполнение лабораторных экспериментов с использованием компьютерных технологий, как показал опыт, вносит определенные особенности в учебный процесс: возможность постановки опытов не только в процессе изложения нового, но и при закреплении материала, обобщении знаний, решении экспериментальных задач.

Виртуальный эксперимент - компьютерная симуляция лабораторных работ, предполагает, что не только объект исследования, но и вся экспериментальная установка находится в мнимом виртуальном пространстве компьютера.

Следует отметить, что введение данного типа химического эксперимента в школьный курс химии имеет как достоинства, так и недостатки.

Среди достоинств виртуальной лаборатории, можно отметить:

1) Подготовка учащихся к химическому практикуму в реальных условиях:

- отработка основных навыков работы с оборудованием;

- обучение выполнению требований техники безопасности в безопасных условиях виртуальной лаборатории;

- развитие наблюдательности, умения выделять главное, определять цели и задачи работы, планировать ход эксперимента, делать выводы;

- развитие навыков поиска оптимального решения, умения переносить реальную задачу в модельные условия, и наоборот;

- развитие навыков оформления исследования.

2) Проведение экспериментов, недоступных в школьной химической лаборатории из-за вредности веществ и продуктов реакции или недостаточного оснащения реактивами и оборудованием.

3) Наглядность химических процессов и объектов, показывающих механизмы химических реакций и динамику технологических процессов химических производств.

4) Экономия учебного времени. Уменьшается время на организацию и проведение фронтального и демонстрационного эксперимента.

«Виртуальная химическая лаборатория» может использоваться на всех этапах урока в качества средства повышения мотивации изучения предмета.

Способы использования ППС - прикладных программных средств зависят от технического оснащения школы:

- в компьютерных классах во время практических занятий;

- в режиме интерактивной доски в качестве дополнительного иллюстративного материала, для демонстрации интерактивного решения расчетных и экспериментальных задач при фронтальной работе с классом и выполнении интерактивных тестовых заданий и лабораторных опытов при индивидуальной работе;

- для самостоятельной работы учащихся (дома, в библиотеке);

- работа с коллекцией учебных объектов, виртуальными лабораторными работами, задачами, дополнительным учебным материалом для углубленной подготовки по предмету.

К настоящему времени разработаны следующие программно-прикладные средства – виртуальные лаборатории:

1. Ресурс VirtuLab – крупнейший в современном Рунете сборник виртуальных опытов по различным учебным дисциплинам. Основная единица коллекции – виртуальный эксперимент. С технической точки зрения, это интерактивный ролик, сделанный с помощью Adobe Flash. Некоторые лаборатории выполнены в трехмерной графике. Для работы с ними понадобится установить Adobe Shockwave Player с дополнением Havok Physics Scene. Найти это дополнение можно на сайте director-online.com. Распаковать полученный архив нужно в каталог Xtras вашего Adobe Shockwave Player, который находится в системном каталоге Windows.

Коллекция экспериментов VirtuLab достаточно обширна и разнообразна. Собственной встроенной поисковой системы у VirtuLab нет, поэтому для того, чтобы найти нужный эксперимент, придется просто пролистывать разделы каталога. Архив разделен на четыре основных блока: «Физика», «Химия», «Биология» и «Экология». Язык интерфейса: русский, Разработчик: Виртуальная лаборатория "ВиртуЛаб", Сайт: www.virtulab.net

2) PhET. По своему содержанию данный ресурс, разработанный Университетом Колорадо, также является многоотраслевым. На его страницах представлены виртуальные лаборатории, демонстрирующие различные явления в области физики, химии, биологии, геологии, а также интерактивные математические инструменты. Всего в каталоге PhET находятся несколько сотен демонстраций.

3. Chemcollective.Org - чрезвычайно полезный ресурс. Здесь можно скачать виртуальную лабораторию по химии с сотнями стандартных реагентов. В папке среди множества вариантов найдется и русскоязычный вариант химической лаборатории. На этом англоязычном ресурсе есть целый раздел из нескольких разнонаправленных виртуальных лабораторий по химии, где спектр тем варьируется от химии кофе до ДНК: http://chemcollective.org/home

4) Виртуальная информационная сеть “Chemnet”, объединяющая базы данных Рунета по химии (образование, наука, технология). Список химических институтов, факультетов, обществ России. Каталог ссылок на российские и зарубежные базы данных по химии в Интернете. Электронная библиотека по химии. Электронные версии журналов «Вестник Московского университета (серия «Химия»)» и «Российского химического журнала». Учебные материалы, в том числе информация для абитуриентов.

http://www.chem.msu.su/rus/

Сайт содержит в том числе и коллекцию опытов по химии, видеоролики опытов, а также методические материалы для учителей химии, http://experiment.edu.ru/


5. Алхимик – лоцман в мире химии. Программы школьного и вузовского курса химии, методические находки, вести из мира дистанционного образования, анонсы новых книг. Интернет- класс (начальный курс химии), химическая кунсткамера, читальный зал, виртуальный консультант, электронные учебные пособия по курсу неорганической химии, задачник, практикум, химический справочник, методические статьи, химия на каждый день: в саду, на кухне, наука о чистоте, домашняя аптечка, косметика, домашний мастер, экология дома. «Химическая всячина»: полезные ссылки, ответы на вопросы. Химические новости. Веселая химия. http://www.alhimik.ru/


5. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов – работы по формированию коллекции осуществляются с марта 2005 года. Создание коллекции ведется в двух направлениях:

1) создание хранилища коллекции цифровых образовательных ресурсов (ЦОР);

2) содержательное наполнение коллекции.

Сегодня в коллекции в открытом доступе находится около 42 тысяч цифровых образовательных ресурсов. http://school-collection.edu.ru/, http://school.edu.ru/