Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования) | Мир педагогики и психологии №11 (112) Ноябрь 2025

Интеграция цифровых технологий в процесс обучения химии

Кострыкина Александра Александровна
студентка 3 курса факультета наук о Земле, химии и техносферной безопасности, Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева, РФ, г. Астрахань, aleksandrakostrykina47@gmail.com

Аннотация: В рамках данной статьи рассматриваются особенности интеграции цифровых технологий в процесс обучения химии. Исследуется потенциал применения баз данных, виртуальных химических лабораторий, программ для визуализации молекулярных структур. Установлено, что применение современных цифровых ресурсов способствует более глубокому освоению теоретических понятий и повышает эффективность химического образования. Наряду с выявленными преимуществами использования цифровых технологий на уроках химии, также рассмотрены ограничения и потенциальные риски использования цифровых технологий и систем искусственного интеллекта. Исходя из анализа данных, сформулирован вывод о том, что необходим грамотный подход к использованию современных ресурсов для поддержания качества обучения химии.
Ключевые слова: Цифровые технологии, искусственный интеллект, уроки химии, базы данных, виртуальные лаборатории, визуализация молекул

Kostrykina Aleksandra Alexandrovna
3rd year student Faculty of Earth Sciences, Chemistry and Technosphere Safety V.N. Tatishchev Astrakhan State University, Russia, Astrakhan

Abstract: This article examines the features of integrating digital technologies into the chemistry teaching process. The potential of using databases, virtual chemical laboratories, and programs for visualizing molecular structures is being explored. It has been established that the use of modern digital resources contributes to a deeper understanding of theoretical concepts and increases the effectiveness of chemical education. Along with the identified advantages of using digital technologies in chemistry lessons, the limitations and potential risks of using digital technologies and artificial intelligence systems are also considered. Based on the data analysis, the conclusion is formulated that a competent approach to the use of modern resources is needed to maintain the quality of chemistry education.
Keywords: Digital technologies, artificial intelligence, chemistry lessons, databases, virtual laboratories, visualization of molecules

В современном мире использование цифровых технологий стало неотъемлемой частью жизни абсолютно каждого человека. Интернет-технологии преобразили образовательный процесс, предоставив новые инструменты и платформы для обучения, преподавательской деятельности и коммуникации [1].

Химия является фундаментальной наукой, играющей ключевую роль в понимании устройства окружающего мира и всех протекающих в нем процессов. В пределах школьных уроков изучение химии сопровождается рядом трудностей: недостаточность химических реактивов, абстрактность многих понятий и трудности в понимании большого объема информации (огромное количество химических свойств, структурных формул, методов различия классов химических соединений).  Общепринятые формы обучения и подачи информации в общеобразовательных учреждениях, чаще всего, являются неэффективными, так как не приводят к запоминанию информации и формированию интереса к образовательному процессу [2].

В условиях стремительного развития информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) возникает потребность в интеграции цифровых инструментов в обучение химии, которые, в свою очередь, открывают новые дидактические возможности, позволяя сделать учебный процесс более наглядным и интересным.

Старков Е.В. в своих трудах отмечает, что «благодаря использованию современных технологий, учащиеся развивают навыки работы с информационными ресурсами, что является важной частью общего образовательного процесса» [3]. Действительно, интеграция цифровых инструментов не только облегчает доступ к информации, но и формирует у учащихся определенные навыки, способствующие наиболее качественному запоминанию материала уроков.

Целью данной статьи является определение роли и педагогического потенциала цифровых технологий в процессе обучения химии, а также выявление их преимуществ и недостатков.

В исследовании использовались методы теоретического анализа. Проведен обзор функциональных возможностей образовательных цифровых ресурсов, включая базы данных, виртуальные лаборатории и программы визуализации молекулярных структур. Также, рассмотрены потенциальные риски, связанные с использованием цифровых технологий и систем искусственного интеллекта.

На сегодняшний день создано огромное количество химических баз данных, помогающих систематизировать огромное количество веществ и их свойств. Рассмотрим некоторые из них:

1. Федеральный регистр потенциально опасных химических и биологических веществ [6] – государственный информационный ресурс, содержащий информацию об опасности химический и биологических веществ.

2. PubChem [7] – хранилище для описания химических веществ, их структур и биологической активности.

3. ChemSpider [8] – база данных, собравшая в себе сведения о свойства более 29 млн различных химических веществ.

Представленные базы данных обладают широким спектром доступной и структурированной информации, которая может внести вклад в процесс понимания химических веществ и их свойств. Интеграция токсилогических профилей и протоколов безопасности из специализированных регистров дополнительно может способствовать развитию критического мышления и определенных навыков у школьников. Данные навыки могут оказывать влияние на формирование ответственного поведения у подрастающего поколения по отношению к бережному отношению к природе, а также научить правильно обращаться с химикатами. Исходя из этого, специализированные базы данных модифицируют дидактическое обучение в интерактивный, исследовательский процесс, который, в свою очередь, готовит школьников, как личностей с развитым аналитическим мышлением и научно-исследовательским потенциалом.

Помимо цифровых баз данных в процессе обучения химии могут применяться и специализированные программы, например, такие как Avogadro и ChemDraw, при помощи которых школьник сможет самостоятельно визуализировать и изучать трехмерные молекулярные структуры. Приложения этого типа способствуют развитию пространственного мышления у подростка, а также помогают лучше разобраться с геометрией молекулы и типами химической связи.

К большому сожалению, не все образовательные учреждения оснащены специализированным оборудованием и реактивами для проведения лабораторных работ. Но цифровые технологии могут помочь и в этом вопросе. На данный момент, существуют виртуальные лаборатории и симуляторы, которые помогают проводить химические опыты и изучать химиечские свойства веществ дистанционно, в безопасных условиях и с возможностью проведения повторного опыта в случае допущения ошибки. К примеру, специализированные программы PhET, ChemCollective, Chemist, PraxiLabs позволяют моделировать эксперименты в цифровом пространстве. При помощи лабораторий данного вида ученику дается возможность увидеть изменения состава веществ, анализировать результаты, а также, наглядно изучать химические свойства и способы получения веществ в виртуальной реальности. Такие средства обучения стимулируют интерес студентов к предмету и помогают им лучше понять абстрактные концепции химии [4].

Как отмечают Коптелова Е.Н., Москвичева В.А. и Осипова А.А. в своем исследовании, «использование цифровых технологий несомненно облегчает процесс обучения как для обучающихся, так и для преподавателей» [5]. Действительно, геймифицированные элементы, визуализации, виртуальная реальность и еще много других цифровых технологий существенно повышают уровень вовлеченности в учебный процесс, делая его увлекательным и интересным.

В свою очередь, для педагога цифровые технологии также во многом облегчили процесс обучения. Цифровые инструменты открывают доступ к глобальным информационным ресурсам, выходящих за рамки привычных учебников. Преподаватели могут применять видеолекции, интерактивные симуляции, инфографику и многое другое в учебный процесс, что делают привычные школьные уроки более динамичными и интересными. Также, цифровые технологии дают возможность адаптировать методику преподавания, повышая ее результативность и продуктивность.

Но, несмотря на значительное количество положительных сторон интеграции цифровых технологий в процесс обучения, существуют некоторые отрицательные стороны. Рассмотрим некоторые из них:

1. Чрезмерное употребление виртуальных химических лабораторий может привести к недостаточному формированию основных психомоторных навыков, которые необходимы для освоения практической реализации химических процессов.

2. При частом обращении к цифровым технологиям у школьника может возникнуть привычка к постоянному обращению к уже готовой информации (например, информация, которую предоставляют базы данных и искусственный интеллект (ИИ)). Если обращаться к данным технологиям постоянно, то мозг перестает воспринимать решение задач как требующие усилий.

Исследовав возможные риски, которым подвержен процесс обучения при интеграции в него цифровых технологий, можно предположить следующее:

1. Виртуальные лаборатории не заменяют, а наоборот, дополняют реальный эксперимент, предоставляя среду для многократного повторения одного и того же опыта и, соответственно, способствует закреплению уже изученного и проработанного материала. Они позволяют учащимся изучать возможные риски, которые могут возникнуть при проведении опыта, а также позволяют исследовать влияние различных параметров до перехода к проведению реального опыта. Однако подчеркнем, что такие виртуальные платформы должны быть именно дополнением, а не основой учебного процесса.

2. Специализированные базы данных и ИИ служат мощным инструментом для расширения доступа к информации, при правильном и ограниченном использовании данных ресурсов. Школьники могут быстро находить ответы на интересующие их вопросы, тем самым глубже исследовать тот или иной материал. Преподаватели, в свою очередь, должны показать ученикам, что ИИ и цифровые технологии являются лишь только помощниками в изучении предмета, которые помогают сравнивать полученные данные с тем, что они знают сами.

Именно поэтому, в процесс интеграции цифровых технологий в процесс обучения химии необходим грамотный подход к использованию данных ресурсов, не злоупотребляя ими.

Таким образом, использование цифровых технологий в процессе обучения химии оказывает положительное влияние на качество образования, расширяя возможности как обучающихся, так и преподавателей. Предложенные методические подходы могут быть непосредственно использованы педагогами для создания современных учебных занятий и лабораторных практикумов, обеспечивающих формирование у обучающихся актуальных цифровых компетенций.

 Однако чрезмерное употребление цифровых технологий и систем искусственного интеллекта может привести к понижению самостоятельности у школьников. Важно понимать, что для достижения успеха в интеграции цифровых технологий в процесс обучения необходимо методически грамотное и осознанное внедрение цифровых ресурсов, при котором они будут поступать для ученика помощниками в образовательном процессе, а не его заменителями.

1. Муродова Г.Б. СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАНИИ // Вестник науки и образования. 2023. №5 (136)-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-ispolzovaniya-internet-tehnologiy-v-obrazovanii (дата обращения: 18.11.2025).
2. Кострыкина А.А. Интерактивное образование как инновационное средство развития экологического мышления у школьников // Мир педагогики и психологии: международный научно-практический журнал. 2025. № 10 (111). Режим доступа: https://scipress.ru/pedagogy/articles/interaktivnoe-obrazovanie-kak-innovatsionnoe-sredstvo-razvitiya-ekologicheskogo-myshleniya-u-shkolnikov.html (Дата обращения: 31.10.2025)
3. Старков Е.В. Виртуальные экскурсии на уроках географии и платформы для их проведения // Мир педагогики и психологии: международный научно-практический журнал. 2025. № 02 (103). Режим доступа: https://scipress.ru/pedagogy/articles/virtualnye-ekskursii-na-urokakh-geografii-i-platformy-dlya-ikh-provedeniya.html (Дата обращения: 28.02.2025)
4. Раззаков Б., Мамедов Т., Гурбанова З. ХИМИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ЭПОХУ ЦИФРОВИЗАЦИИ: ВЫЗОВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ // Символ науки. 2024. №5-1-1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/himicheskoe-obrazovanie-v-epohu-tsifrovizatsii-vyzovy ivozmozhnosti (дата обращения: 18.11.2025).
5. Коптелова Е.Н., Москвичева В.А., Осипова А.А. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ // Наука в жизни человека. 2023. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-tsifrovyh-tehnologiy-v-protsesse-obucheniya-himii (дата обращения: 17.11.2025).

Список источников
6. Федеральный регистр потенциально опасных химических и биологических веществ // Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека URL: https://rpohv.ru/ (дата обращения: 06.11.2025).
7. PUBCHEM / интернет-источник режим доступа URL: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/11362 (дата обращения: 17.11.2025).
8. ChemSrider / интернет-источник режим доступа URL: https://www.chemspider.com/ (дата обращения: 16.11.2025).