ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОРСКИХ АНИМАЦИОННЫХ ПРОГРАММ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ Сагындыков Ж.С.,Мурзакулова Б.С.,Макамбаева Ы.Ж.

Ошский технологический университет


Номер: 4-1
Год: 2016
Страницы: 63-67
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

термодинамика, система, модели, анимационные программы, внутренняя энергия, энтальпия, свободная энергия Гиббса, анимация, работа, энтропия, thermodynamics, system, models, animation programs, internal energy, enthalpy, Gibbs free energy, animation, work, entropy

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье проанализированы возможности использования авторских анимационных программ в преподавании физической химии и повышение качество образования в современном обществе.

Текст научной статьи

Нынешнее состояние педагогического образования требует систематической коррекции всей технологии обучения. Новые технологии направлены на максимальное обеспечение развития личности школьника и студента, обоснованность каждого элемента педагогического развития, обеспечение контролируемости результатов учебной деятельности разными способами. Повышение качество образования в современном обществе лежит в сфере более умелой организации инновационной деятельности, максимально полном использовании всех возможностей, представляемых рыночными условиями. Создаются условия для разработки разных учебно-методических пособий. Одним из самых перспективных и необходимых условий повышения качества образования является компьютеризация учебного процесса, разработка и внедрение обучающих компьютерных программ и технологий. Прочные знания по физхимии создаются глубоким познанием основных физических и химических понятий и их взаимосвязь, которые являются необходимым фундаментам к усвоению фундаментальных законов термодинамики - дающий о направлении конкретных реакций. Нельзя изучать направлении реакции, не имея ясного понятия о их физико - химическом параметре процесса, нельзя разобраться в многообразных химических превращениях. Чем лучше студенты первых курсов усвоят основные химические понятия, тем успешнее изучают они физическую химию. Студенты, прочно усвоив их, смогут самостоятельно объяснять новые факты и пополнять свои знания в области физхимии. Но сознательное усвоение некоторых основных химических понятий, часто затрудняется, так как оно связано с отвлеченным мышлением. Поэтому образование и развитие таких понятий требует особенно продуманной методики. Формирование основных понятий на занятиях осуществляем всем предполагаемым комплексом средств наглядности, который дает ощущения и представления, являющиеся базой для формируемого понятия. Особое место мы отводим подбору анимационных программ, созданных на компьютере. Часто в педагогической литературе находим указание на то, «что применение эксперимента и различных комплексов учебного оборудования» дает больший педагогических эффект по сравнению с отдельными средствами наглядности. Здесь происходит не простое сложение результатов наблюдений и теории, в результате взаимосвязей возникает новое их свойства» [1]. Наш опыт показывает, что наиболее успешно формирование основных физических и химических понятий у учащихся и студентов проходит при комплексном использовании средств наглядности. Под последними имеем в виду учебник, химический эксперимент, модели, анимационные программы, созданные нами. Необходимость использования комплексов определяется ограниченностью функциональной и дидактической возможностей отдельного вида средств наглядности. «Ни один из видов учебного оборудования, взятый в отдельности, не может полностью обеспечить успех обучения, и только правильное их сочетание, отвечающее особенностям изучаемого вопроса, познавательной задаче, поставленной перед обучением, и особенностями познавательной деятельности студента, дает возможность достигнуть оптимальных результатов» [2]. Только согласованное и дополняющее друг друга по содержанию и методике сочетание компонентов с сохранением взаимозаменяемости можно считать комплексом. Он отличается целостностью и определенной структурой, усиливающей педагогическое воздействие каждого из компонентов на учащихся и студентов. Комплекс создаем подчинением всех его компонентов одной цели - формированию и развитию определенного химического понятия. Очень важно, чтобы «раскрывалось одно единственное понятие... Присутствие еще одного явления или понятия (даже связанного с первым) затрудняет использование пособия на уроке, посвященном объяснению нового материала» [3]. Комплекс средств наглядности можно успешно создать с помощью компьютерных технологий. При формировании химических понятий основное внимание мы уделяем их содержанию и объему. Содержание любого понятия раскрываем системой взаимосвязанных существенных признаков. Объем его определяем числом объектов, на которых раскрывается данное понятие. Весь учебный материал делим на этапы, находящиеся в определенной последовательности. Затем подбираем анимационную программу необходимую для формирования определенного химического понятия, осуществления обратной связи, его систематизации, повторения, закрепления, применения. Определяем последовательность включения компьютерных дидактических средств, отвечающих педагогическим, психологическим, гигиеническим, эргономическим требованиям. Таким образом, создаем комплексные компьютерные программы по формированию и развитию основных химических понятий, начиная с первичных комплексов. Каждый из которых ориентирован на формирование и развитие достаточного объема и содержания одного или нескольких понятий. Формирование первичных комплексов начинаем с анализа подробного плана подготовки педагога к занятиям. Этот анализ позволяет провести основной отбор именно таких компьютерных схем, которые действительно необходимы для осуществления замыслов педагога. План подготовки педагога к занятиям составляем, основываясь на имеющиеся педагогические рекомендации со своими добавлениями. Обязательно указываем основную литературу для педагога. Целью данной работы является создание пакета прикладных программ для виртуальных лабораторных работ и электронных вариантов учебников по курсу физической химии. Для этого 1. Введен в базу данных информации о химических соединениях, реакциях, параметрах среды для проведения реакций и т.д. 2. Написан языке ЭВМ учебники, тесты, задачи, курс лекции, практические и лабораторные работы по физической химии. За основу при разработке компьютерных программ взят учебник как основное средство обучения. Таким образом, компьютерная программа наглядности, органически вписываясь, помогает реализовать методическую систему, заложенную в учебниках по школьной и вузовской программах. Номенклатура наших разработок соответствует логике занятия, организации познавательной деятельности обучаемых. Отсюда основное требование к компьютерной программе. Наглядности - своевременное, методически оправданное включение всех компонентов при проведении занятия. Все первичные компьютерные программы наглядности пронизаны ведущим, направляющим, организующим словом педагога, без которого данная программа малоэффективна. Разработка компьютерных технологий, включение их не только в школьную, но ив вузовскую программу изучения химии позволит повысить качество обучения, активизировать мыслительную деятельность и развить творческую активность. Прочные знания по физической химии создаются глубоким познанием основных химических и физических понятий, которые являются необходимой опорой, предпосылкой к усвоению частных вопросов физической химии. В начале лекции в первый очередь надо активизировать к уроку студентов. Для этого преподаватель задавая наводящие вопросы, проверяет остаточную знанию студентов. Главной задачей химической термодинамики является определение направление процесса или химической реакции. Это достигается расчетным путем из термодинамических параметров или экспериментальным путем. А при введении химической термодинамики не маловажным является раскрытие понятия система (понимание студентам). Эту понятию мы объясним с помощью комплексной компьютерной программы включающей и анимационную программу, составленной нами. Анимационную программу покажем через компьютерной диапроектор. При работе программы составленной на тему законы термодинамики на экране видно три пробирки. Микро частицы (молекулы, атомы, электроны и т.д.) в пробирке находятся в хаотическом движении. Первой пробирке, когда пробирка закрыта пробкой частицы обменивая с окружающей средой как в энергетическом отношении и количеством массы. Как мы знаем такие системы называется закрытой. Во второй пробирке без пробки, молекулы могут покидать пределы сосуда, но обмен с окружающей среды имеется в энергетическом отношении. Такие системы называется открытом. В третий сосуд называется сосудом Дьара. Сосуд Дьар - есть стеклянной часть обыкновенного бытового термоса. Такие системы называется изолированной системой, в которых отсутствуют связь с окружающей средой энергетическом отношении и отсутствует масса обмена. Показ анимационной программы занимает примерно 2-3 минут. После демонстрации анимационной программы преподаватель с помощью готовых формул и текстов переходить к объяснению основного содержанию 1-закона термодинамики. Здесь педагог должен раскрыть математическую выражение формулы 1-закона термодинамики: DU = (1) DU= U2-U1 (2) dU = d - dW (3) при условии V=соnst и когда не совершается полезная работа: dU = d или DU= (4) H=d или DH = (5) Из уравнения 4 величина для химических реакции равен тепловому эффекту. Физической смысл уравнения 4 объясняем с помощью анимационной программы. При работе анимационной программы, для экзотермической реакции в закрытых системах, из системы теплота переходить в окружающую систему (это видно на компьютера график справа, пропорционально выделенному тепловому эффекту реакции уменьшением внутренней энергии системы). В изолированных системах повышается пропорционально теплоту, повышается температура системы. В случае эндотермической реакции в закрытых системах, теплота поступает в систему из вне. А для изолированных системах пропорционально уменьшению внутренней энергии, понижается температура системы (на экране компьютера справа). Такое же обсуждении педагог просить студентов сделать для уравнения 5 при условии p=const и когда не совершается полезная работа. После чего совместно со студентами преподаватель рассматривает анимационную программу и обсуждает уравнения 5 при условии p=const и когда не совершается полезная работа. Далее переходим к объяснению закона Гесса с помощью компьютерной комплексной программы. В качество базовой уравнения используем уравнении 4 и 5. (6) 3 1 2 Рис.1. Кадр комплексной компьютерной программы Нажимая кнопки №1, №2, №3 быстро можно объяснить верность закона Гесса, уравнения 6. В комплексной программе, созданной нами приведены много примеров относительно на применение закона Гесса. Далее после введение энтропии, dS= (7) необходимо дать студентам на доступной форме о самопроизвольности процесса, в том числе направление реакции или возможности протекании реакции при заданных (данных параметрах) условии. Это условие определяется с помощью уравнения Гиббса: ∆G = ∆H - T∆S (8) условия ∆G < 0, (9) означает о самопроизвольности протекании процесса (химической реакции) реакция идет в прямом направлении, т.е. слева направо. условия ∆G>0, (10) означает процесс не идет, но обратный процесс может идти (самопроизвольно может идти обратная химическая реакция). Прямая реакция не идет, но реакция может идти с направо на налево. условия: ∆G = 0, (11) означает что система находиться в равновесии, т.е. процесс может идти и прямом и обратном направлениях (наступает химическое равновесие). Мы с помощью анимационной программы на доступном уровне объясняем условии 9-11. Наш опыт подсказывает, что работа с компьютерными программами наглядности требует от преподавателя четкости, собранности, умелой организации урока. Использование этих программ предполагает инструктаж обучаемых педагогом о предстоящей работе, умелое переключение их с одного вида работы на другой. Темп работы педагога управляется конкретной педагогической задачей в целях обеспечения условий, необходимых обучающимся для осмысления своих суждений, сознательного обдумывания содержания изучаемого понятия. Здесь надо отметить применение компьютерной программы на лекции не отнимает много времени. Наоборот, создают условия быстрого пониманию тот или иной понятии. Даже глухо немой может понимать механизмы и причины протекании физических и химических процессов. Созданы обучающейся анимационные программы. Написан электронный вариант учебника по физической химии, по учебнику [3]. Экономическая эффективность данного программного обеспечения будет зависеть от количества переведенных в виртуальную форму различных уроков по физической химии.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.