Моделирование при обучении химии

Моделирование, наряду с экспериментом, занимает особое место в обучении химии.

Под моделированием будем понимать метод научного (или учебного) познания, при котором изучается не непосредственный объект, а его модель, находящаяся с объектом в отношении соответствия, с целью получения новых знаний. В химической науке метод моделирования — один из ведущих в процессе познания ее объектов и явлений.

Возможности моделирования широки и многогранны, оно применяется на всех стадиях эксперимента, при обработке данных опыта. Изучение объекта посредством модели возможно потому, что объект и модель обладают общими свойствами. Замена предмета исследования моделью подчас очень удобна для познания.

Модели выступают и как средство получения знаний, и как средство их фиксации, что делает человеческое познание на современном этапе немыслимым без моделирования.

Моделирование широко применяется в процессе обучения в школе. Моделирование в школе — это приблизительное воспроизведение каких-либо объектов, которые по своей сложности и величине не поддаются или плохо поддаются исследованию или изготовлению в натуральном виде.

По способу построения все модели, применяемые при обучении, можно разделить на:

• · действующие (позволяют в лабораторных условиях продемонстрировать технологический процесс, применяемый в промышленности),
• · материальные (состоят из вещественных элементов и предназначены для воспроизведения структуры объекта)
• · идеальные (конструируются мысленно и фиксируются с помощью рисунков). Идеальные модели подразделяются на два вида: модели-представления и знаковые модели.

Первый вид — это образы объективной действительности. Человек мыслит образами, поэтому пополнение запасов химических образов в сознании учащихся — одна из задач преподавания химии, основа развития химического мышления школьников. Представление может стать моделью тогда, когда объекту воображения и моделируемому предмету свойственно нечто общее. Модели-представления особенно нужны при изучении микрообъектов, недоступных восприятию. Второй вид — знаковая модель — основывается на выражении отношений и свойств моделируемого объекта с помощью определенных законов, формул. Знаковая модель необходима при решении конкретных задач на основе существующей теории и уже известной системы знаков (например, при составлении уравнений, расчетных задач). Наглядность идеальных моделей повышается при использовании схем, рисунков.

В процессе обучения химии учащиеся сталкиваются с необходимостью использовать все упомянутые типы моделей буквально с самого начала изучения предмета.

Особенно необходим этот метод при изучении темы «Строение атома. Химическая связь».

При изучении темы «Строение атома. Химическая связь» использую различные модели, от простых, таких, как рисунки в учебнике, где просто показано распределение электронов по энергетическим уровням, до более сложных, пространственных, демонстрирующих форму, размер и расположение электронных облаков. В данном случае рекомендуется использовать не одну, а несколько моделей химического явления для лучшего усвоения и понимания. При этом следует показывать границы возможного применения каждой из них.

Внедрение в учебный процесс компьютеров создает качественно новые возможности для реализации моделирования.

Моделирование химических явлений и процессов на компьютере необходимо, прежде всего, для изучения явлений и экспериментов, которые практически невозможно показать в школьной лаборатории, но они могут быть показаны с помощью компьютера. Использование компьютерных моделей позволяет раскрыть существенные связи изучаемого объекта, глубже выявить его закономерности, что, в конечном счете, ведет к лучшему усвоению материала. Ученик может исследовать явление, изменяя параметры, сравнивать полученные результаты, анализировать их, делать выводы.

Сейчас в свободном доступе есть достаточно широкий ассортимент педагогических программных средств (ППС), которые позволяют изучить процессы, скрытые от непосредственного наблюдения и потому трудно воспринимаемые учащимися. Визуализация процессов с использованием анимации служит формированию у учащихся наглядно-образного мышления и более эффективному усвоению учебного материала.

УКМ (учебные компьютерные модели) могут стать неоценимыми помощниками, например, при изучении строения атомов, типов химической связи, строения вещества, теории электролитический диссоциации, механизмов химической реакции, стереохимических представлений и т. д. Все эти перечисленные модели реализованы в программах: Химия. Электронная библиотека «Просвещение», Химия. Мультимедийное приложение к УМК «Химия. 8 класс», Уроки химии Кирилла и Мефодия 8 — 9 класс, Уроки химии Кирилла и Мефодия 10 — 11 класс, и др.

Модели химических реакций, лабораторных работ, химических производств, химических приборов (компьютерные модели макромира) реализованы в следующих программах: Химия (8 — 11 класс) виртуальная лаборатория, Химия общая и неорганическая (10 — 11 класс) и др.

Подобные модели используются в тех случаях, когда нет возможности по каким-либо причинам осуществить лабораторные работы в реальных условиях и нет возможности в реальности познакомиться с изучаемыми технологическими процессами.

Использование перечислённых выше программных средств на уроках химии имеют следующие достоинства:

• * улучшается наглядность подачи материала за счет цвета, звука и движения;
• * наличие демонстраций тех химических опытов, которые опасны для здоровья детей (например, опыты с ядовитыми веществами).
• * ускорение на 10—15% темпа урока за счет усиления эмоциональной составляющей;

Считаю, что моделирование способствует углублению знаний об объективном мире, делает доступными для понимания и наглядными многие сложные теоретические понятия, технологические схемы и установки, а также развивает способности, углубляет знания основ наук, способствует связи теории с практикой, формирует практические навыки.

Мониторинг.

Успешность усвоения материала с использованием различных технологий трудно представить без специального отслеживания этого процесса.

Наблюдения за процессом обучения показали, что на уроках с использованием дидактических игр, элементов моделирования, ИКТ даже «слабые» учащиеся работают более активно, не отвлекаются, заинтересованно выполняют задания.

Применяемые мной технологии усиливают восприятие, облегчают усвоение и запоминание материала, воздействуют сразу на несколько информационных каналов учащегося. При этом повышается интерес учащихся к урокам химии.

В своей работе я применяю различные методы оценивания качества знаний — контрольные работы, в том числе индивидуально-дифференцированные (трехуровневые); самостоятельные задания; компьютерное тестирование. Оценки учащихся выставляются в электронный журнал. Использую тематические тесты по органической и неорганической химии, в том числе в формате ГИА и ЕГЭ. При помощи этих тестов я провожу тематический контроль знаний по предмету.

Педагогический мониторинг и современный анализ деятельности позволяют проконтролировать стиль собственной деятельности, убедиться в том, что внедрение новых технологий — необходимость и потребность учителя на современном этапе.