Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования) | Мир педагогики и психологии №01 (102) Январь 2025
УДК 372.854
Дата публикации 13.01.2025
Виртуальные химические лаборатории как средство повышения эффективности учебного процесса в школе
Федорова Алёна Андреевна
Студент, ЕГУ им. И.А. Бунина, РФ, г. Елец, fyodorova.alyona.04@mail.ru
Научный руководитель Моргачева Наталья Викторовна
к.п.н., доцент кафедры химико-биологических дисциплин и фармакологии, ЕГУ им. И.А. Бунина, РФ, г. Елец, biokafe@yandex.ru
Аннотация: Статья направлена на исследование использования виртуальных лабораторий в учебном процессе на уроках химии. Данное средство обучения все больше набирает популярность в изучении такой науки как химия. В сравнении с традиционными средствами проведения экспериментов, виртуальные лабораторные работы обеспечивают экономичность в эксплуатации, доступность к обучению, интеграцию с другими ресурсами, расширенные возможности исследования, а главное безопасную цифровую среду обучения.
Ключевые слова: виртуальная лаборатория, учебный процесс, эффективность, обучающиеся, методы обучения.
Student, Bunin Yelets State University, Yelets
Ph.D. of Pedagogical Sciences Bunin Yelets State University, Yelets
Abstract: The article is aimed at researching the use of virtual laboratories in the educational process in chemistry lessons. This learning tool is increasingly gaining popularity in the study of such a science as chemistry. In comparison with traditional means of conducting experiments, virtual laboratory work provides cost-effectiveness in operation, accessibility to learning, integration with other resources, expanded research opportunities, and most importantly, a secure digital learning environment.
Keywords: virtual laboratory, educational process, efficiency, students, teaching methods.
Федорова А.А. Виртуальные химические лаборатории как средство повышения эффективности учебного процесса в школе // Мир педагогики и психологии: международный научно-практический журнал. 2025. № 01 (102). Режим доступа: https://scipress.ru/pedagogy/articles/virtualnye-khimicheskie-laboratorii-kak-sredstvo-povysheniya-effektivnosti-uchebnogo-protsessa-v-shkole.html (Дата обращения: 13.01.2025)
В настоящее время все более актуальным решением становится использование виртуальных лабораторий. Это неотъемлемый инструмент в учебной деятельности, соответствующий современным технологическим тенденциям. Виртуальные лаборатории значительно упрощают процесс проведения химических опытов и содержат в себе ряд преимуществ в сравнении с традиционными лабораториями. В данной статье мы рассмотрим, как виртуальные лаборатории могут повысить уровень мотивации школьников к обучению. Виртуальная лаборатория представляет собой компьютерную симуляцию, которая позволяет выполнять учащимся все те же лабораторные работы, но в условиях безопасной виртуальной среды.
Химический эксперимент играет ключевую роль в изучении такой науки как химия, он подкрепляет базу знаний учеников и знакомит их основными химическими явлениями, принципами и методами. [1, с. 183] Выделяют различные типы химических экспериментов: опыты и лабораторные работы, которые в традиционной форме обучения проводятся с использованием оборудования и реальных химических реактивов. Помимо вышеперечисленных методов выделяют немаловажные по значению методы обучения в химии, это мыслительные и виртуальные эксперименты, которые проводятся без использования лабораторного оборудования. Последний, в свою очередь, занимает важную роль в практических химических заданиях. [2, с. 126]
Федеральные государственные образовательные стандарты, несомненно, подчеркивают важность использования интерактивных методов обучения, в которые входят компьютерные симуляции и виртуальные лаборатории, соответствующие всем необходимым требованиям, поскольку они предоставляют [3, с. 232]:
1. Безопасную среду обучения. Несмотря на то, что химические опыты проводятся традиционно уже многие годы, некоторые из них представляют опасность из-за использования лабораторного оборудования и проведения химических реакций, содержащих едкие, токсичные и взрывоопасные реактивы. Виртуальные лаборатории полностью устраняют эти риски, позволяя проводить эксперименты в безопасной цифровой среде. Обучающиеся могут также закреплять изученный материал на практике, но уже без угроз нанесения вреда себе или другим.
2. Экономичность. Использование традиционной лаборатории может быть дорогостоящим в эксплуатации, что обусловлено необходимостью периодического обновления лабораторного оборудования, химических реактивов и технического обслуживания. Использование виртуальной лаборатории напротив является экономически доступным вариантом, так как не нуждается в использовании физического лабораторного оборудования или расходных материалов. Учебному учреждению не нужно тратить денежные средства на приобретение и хранение химических веществ и обслуживание лабораторного помещения.
3. Доступность к обучению. В отличие от традиционных лабораторий, виртуальные доступны в любой момент времени. Это идеальный вариант для учащихся, которые по каким-либо причинам отсутствовали на занятии. Благодаря виртуальной лаборатории, школьники могут осваивать учебный материал в удобном для них ритме и повторять эксперименты по мере необходимости.
4. Расширенные возможности. Как было сказано ранее, многие химические эксперименты, которые проводятся в традиционной лаборатории представляют опасность. Виртуальные лаборатории дают обучающимся возможность исследовать свойства вредных химических веществ, моделировать сложные реакции и проводить опыты в экстремальных условиях. Все эти факторы несомненно расширяют возможности лучшего усвоения учебного материала и химических концепций.
5. Интеграция с другими ресурсами. Виртуальные лаборатории легко взаимодействуют с другими образовательными ресурсами, это могут быть различные видео-уроки, учебники и симуляции. Все это позволяет создавать комплексные уроки, включающие в себя различные методы обучения. Следует упомянуть, что виртуальные лаборатории можно внедрять в учебный процесс также в целях дополнения к традиционным лабораторным опытам, давая обучающимся возможность закреплять уже изученный материал и совершенствоваться в области химии. [4, с. 134.]
Все выше перечисленные факторы создают благоприятную среду для изучения химии в школьном курсе. Обучающиеся могут эффективно, а главное безопасно проводить химические эксперименты в виртуальной среде. Это несомненно соответствует требованиям ФГОС и открывает доступ к качественному образованию и лучшему умственному развитию школьников.
В процессе обучения химии виртуальная лаборатория помогает преподавателю визуализировать учебный материал, а именно при объяснении основных понятий, нужных для четкого понимания микромира. Для изучения таких разделов как «химическая связь», «атомное строение», «электроотрицательность», «галогены» наиболее благоприятным способом усвоения учебной программы является именно метод наблюдения, с чем отлично справляется виртуальная лаборатория. [5, с.27]
Нельзя не упомянуть, что виртуальные лаборатории также можно использовать абсолютно на любом этапе урока:
1. В качестве объяснения нового материала, с использованием наглядного метода. Наиболее лучшее усвоение учебного материала у школьников будет именно с применением иллюстраций и интерактивных упражнений.
2. Для закрепления уже изученной темы. Обучающиеся могут выполнять лабораторные работы в виртуальной среде с целю повторения ранее полученных знаний.
3. Виртуальные лаборатории предоставляют возможность проводить самостоятельные работы, которые будут оценивать понимание обучающимися химических явлений. Данное средство обучения не только повышает уровень знаний, но и способствует выработке дисциплины у учеников.
С развитием интернет-сети, появилось много программ с удобным интерфейсом, позволяющих проводить эксперименты в виртуальной среде. В каждой программе есть виртуальный помощник, который контролирует правильность выполняемых действий и указывает на допущенные ошибки. В начале лабораторный работы обязательным условием является прохождение теста по технике безопасности. Сам процесс прохождения эксперимента сопровождается яркими иллюстрациями и реалистичным химическим оборудованием. Все сведения и наблюдения, полученные в ходе проделанной работы, программа просит заносить в «Лабораторный журнал», а каждый этап подкрепляется составлением уравнения реакции.
Подводя итоги, следует упомянуть, что виртуальные лаборатории в настоящее время являются неотъемлемой частью эффективного обучения. Они создают гибкую среду, которая формирует творческое мышление у обучающихся, развивает позитивное отношение к химии и повышает уровень знаний в данной области. Виртуальные лаборатории – это увлекательный и интерактивный способ изучения химии, который приведет к повышению мотивации и вовлеченности школьников. При работе в виртуальной среде, обучающиеся имеют возможность для понимания значимости химических реакций, так как видят данные процессы на молекулярном уровне.
Список литературы
1. Моргачева Н.В., Сотникова Е.Б. Химический эксперимент как метод естественнонаучного познания в современной школе // Современные наукоемкие технологии. – 2020. – № 9. Режим доступа: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38238 (дата обращения: 24.12.2024).
2. Швецова, А.А. Виртуальная лаборатория — перспективная альтернатива химическому эксперименту / А. А. Швецова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 34 (429).
3. Моргачева Н.В., Сотникова Е.Б. Оценка педагогическим сообществом целесообразности применения цифровых технологий в естественнонаучном// Современные наукоемкие технологии. – 2024. – № 1. URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=39921 (дата обращения: 24.12.2024).
4. Рахматов Д.Р. Возможности виртуальной реальности в образовании и развлечениях / Д. Р. Рахматов, А. Ш. Абдугониев, Б. Ш. Абдуфаррух // Сборник статей VI Международного научно-исследовательского конкурса. — Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение». — 2020.
5. Гадиятова Л.А. Применение виртуальной лаборатории на уроках химии // Наука, техника и образование. 2016. №9. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-virtualnoy-laboratorii-na-urokah-himii (дата обращения: 02.12.2024).