Актуальність дослідження. Що почався ще в 50-і роки процес підвищення теоретичного рівня змісту курсу хімії поставив перед методистами проблему співвідношення в ньому теорії і фактів. Посилення ролі теоретичного знання бачилося в ті роки в переміщенні його на більш ранній термін навчання, що дозволило використовувати не тільки систематизують і пояснює функції теорій, а й їх прогностичну функцію (Ю. В. Ходаков). Цей процес відбувається і в даний час. Однак зміна співвідношення в шкільній хімії фактологічного і теоретичного матеріалу на користь останнього призводить до недостатнього обгрунтування теорій у свідомості учнів. Поступове переміщення теоретичного матеріалу на початкові етапи навчання хімії істотно зменшило число фактів, що служили раніше його обгрунтуванням.
Вихід із становища, що склалося в даний час може бути знайдений при використанні в процесі викладання хімії інформаційної технології навчання, що дозволяє створити методично обгрунтований потік інформації, що включає, зокрема, фактологічний матеріал, який в подальшому може стати базою для прояву систематизує і що пояснює функцій теоретичного знання. Зрозуміло, що створення інформаційного потоку неможливо без використання електронно-обчислювальної машини (ПЕОМ). Інформаційна технологія відкриває для учнів можливість краще усвідомити характер самого об'єкта, активно включитися в процес його пізнання, самостійно змінюючи як його параметри, так і умови функціонування. У зв'язку з цим, інформаційна технологія не тільки може позитивно вплинути на розуміння школярами будови і сутності функціонування об'єкта, але, що більш важливо, і на їх розумовий розвиток. Використання інформаційної технології дозволяє оперативно і об'єктивно виявляти рівень освоєння матеріалу учнями, що має велике значення в процесі навчання.
Значний внесок у теорію і практику використання інформаційної технології навчання (комп'ютеризації навчання) внесли: А. П. Бєляєва, В. П. Беспалько, Я. А. Ваграменко, А. П. Єршов, М. І. Жалдак, В.М. Зеленін, В. А. візників, А. А. Кузнецов, Ю. К. Кузнецов, В. В. Лаптєв, М. П. Лапчик, А. Е. Марон, І. В. Марусева, Є. І. Машбіц, А. Г. Мордковіч, І. А. Румянцев, М.В. Швецька та інші вчені. У роботах цих авторів розглянуті шляхи підвищення ефективності навчання з використанням різноманітних технічних засобів, деякі способи класифікації педагогічних програмних засобів (ППЗ), проблеми комп'ютеризації природничих дисциплін та ін
Питанням використання обчислювальної техніки в навчанні хімії присвячені численні праці методистів-хіміків: І. Л. Дріжун, А. Ю. Жегін, Е. Г. Злотников, Н. Е. Кузнєцова, С. М. Пак, Т. А. Сергеєва, M. Bilek, B. Brestenska, A. Burewicz, H. Gulinska, J. Holy, J. Hurek, F. Kappenberg, K. Kolar, I. Moore, K. Nowak, R. Piosik, A. Suchan, A. Sztejnberg та інші. Розглянуто застосування електронної техніки для складання контрольних робіт, моделювання хімічних процесів і явищ, комп'ютеризації хімічного експерименту, вирішення завдань і проведення кількісних розрахунків, розробки учнями алгоритмів і програм дій на базі комп'ютерів, здійснення самоконтролю і стандартизованого контролю знань.
Однак не всі питання, що стоять перед комп'ютеризацією навчання, розроблені досить детально, що ускладнює впровадження її в практику навчання. Так, недостатньо обгрунтована роль і місце ПЕОМ в процесі навчання хімії, поєднання комп'ютера з традиційними підходами до навчання учнів, відсутня єдина класифікація педагогічних програмних засобів, не розроблені критерії оцінки комп'ютерних програм з хімії та практичну методику застосування ПЕОМ в навчанні хімії.
В результаті виникла невідповідність між потребами школи у використанні комп'ютерної технології навчання та обмеженнями її, внаслідок недоробки окремих важливих сторін використання ПЕОМ в шкільній практиці. Ця невідповідність і визначило актуальність цього дослідження.
Мета дослідження полягає в підвищенні ефективності навчання хімії при використанні інформаційної технології.
Об'єктом дослідження є процес навчання хімії.
Предмет дослідження - виявлення впливу інформаційної технології на ефективність навчання.
Гіпотеза. Підвищення ефективності навчання хімії при використанні інформаційної технології можливо, якщо:
- Визначити роль і місце використання інформаційної технології в курсі хімії;
- Сформулювати критерії відбору матеріалу до змісту ППС;
- Розробити загальні вимоги до навчально-контролюючих програм та їх створення;
- Розробити методику поєднання традиційного та інформаційно-технологічного навчання.
Для досягнення мети дослідження та перевірки гіпотези були поставлені наступні завдання:
1. На основі аналізу літературних джерел уточнити наступні поняття: "потік навчальної інформації" і "інформаційна технологія навчання".
2. Проаналізувати комп'ютерні програми, що використовуються у навчанні хімії, з точки зору їх ефективності у навчанні та простоти роботи з ними.
3. Розробити загальні вимоги до навчально-контролюючим програмним засобам та їх проектування.
4. Сформулювати критерії відбору хімічного матеріалу при розробці комп'ютерних програм.
5. Розробити методичний підхід до застосування ПЕОМ при навчанні хімії.
6. Розробити комп'ютерні програми з окремих питань шкільного курсу хімії.
7. Експериментально перевірити ефективність запропонованого методичного підходу.
У процесі дослідження використовувалися такі методи:
- Аналіз психолого-педагогічної та методичної літератури з проблеми дослідження;
- Вивчення спеціальної літератури з мов програмування та структурі комп'ютерних програм;
- Аналіз сучасних вітчизняних і зарубіжних ППС навчально-контролюючого типу;
- Спостереження за ходом навчального процесу;
- Аналіз якості засвоєння нового матеріалу, викладеного вчителем;
- Аналіз перевірочних і контрольних робіт учнів;
- Проведення діагностичних робіт, анкетування, бесіда, тестування;
- Аналіз результатів дослідження.
На першому етапі дослідження (1995 - 1996 рр..) Проводився аналіз навчально-програмної документації, психолого-педагогічної та методичної літератури. Вивчено наявні ППС навчально-контролюючого типу, виявлені вимоги до них. Узагальнено досвід роботи вчителів середніх шкіл міста Москви і викладачів Московського педагогічного університету з розробки та впровадження у навчальний процес контролюючих та моделюючих ППС, знайдені підходи до вирішення поставленої проблеми. Отриманий матеріал дозволив сформулювати гіпотезу дослідження, визначити основні цілі та завдання.
На другому етапі (1996 - 1997 рр..) Був проаналізований пакет програм MultiVision v.4.5. і система обробки математичних даних Маthcad; розроблена методика їх застосування при вивченні хімії, створені і випробувані навчально-контролюючі та моделюють програми по деяких розділах курсу хімії середньої школи. За результатами проведеного педагогічного експерименту отримана оцінка ефективності розроблених автоматизованих систем контролю та моделювання хімічних процесів та методик їх застосування.
На третьому етапі (1997 - 1998 рр..) Завершена експериментальна робота, проведена обробка й аналіз отриманих результатів, внесені корективи в розроблені програмні засоби, проведено уточнення теоретичних положень, оформлена дисертація.
Наукова новизна і теоретична значущість дослідження полягає в тому, що визначено поняття "навчальної інформації", "навчального інформаційного потоку" і "інформаційної технології навчання", що застосовується в дидактичній системі, введена класифікація наочних засобів; запропонований і реалізований цілісний програмно-методичний підхід, призначений для навчання хімії, а також для контролю засвоєння отриманих знань учнями; уточнено поняття "ППС контролюючого і навчального типів" і розглянуті різні підходи до їх конструювання; виділені основні вимоги, пропоновані до навчально-контролюючим програмами у відповідності з сучасним рівнем розвитку технічних засобів; доведена необхідність розробки нового курсу хімії для систематичного використання інформаційної технології та розроблені окремі його фрагменти.
Практична значимість дослідження полягає в розробці нового комп'ютерного курсу хімії та створення автоматизованої системи контролю (навчально-контролюючих програм) і засвоєння знань на прикладі деяких розділів курсу хімії середньої школи, що задовольняють вимогам, що пред'являються до ППС на сучасному етапі; в розробці методичних рекомендацій з проведення уроків та індивідуальних занять з використанням створених програмних продуктів.
На захист виносяться:
1. Комплекс вимог, що пред'являються до ППС контролюючого і моделює типів у відповідності з сучасним рівнем розвитку комп'ютерної техніки та запитами середньої школи.
2. Автоматизована система контролю і засвоєння знань, навчальні та контролюючі програми з елементами моделювання по деяким розділам курсу хімії середньої школи.
3. Розроблені методичні рекомендації щодо створення і використання комп'ютерних програм, призначених для навчання і контролю знань і вмінь учнів.
4. Критерії відбору матеріалу курсу хімії, призначеного для вивчення із застосуванням інформаційної технології.
Апробація і впровадження результатів дослідження.
Розроблений стосовно до IBM PC навчально-контролюючий програмний продукт створений на базі графічної оболонки MV v.4.5 "Протекс" і оболонки Mathcad; апробовано в 854-й середній школі міста Москви (Зеленоград) і у 69-ой середній школі міста Москви (Строгіно) . Матеріали дослідження неодноразово обговорювалися на засіданнях кафедри; результати доповідалися на наукових студентських конференціях (МПУ, квітень, 1996, 1997 і 1998 р.р.), а також на XLV герценівських читаннях (Санкт-Петербург, травень, 1998 р.) і в Російському університеті дружби народів (Москва, травень, 1998 р.).
За результатами дослідження опубліковано 11 робіт.
Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох глав, висновків, бібліографічного списку та програми. Робота містить таблиці, ілюстрована схемами, малюнками та діаграмами.
Основний зміст дисертації
У вступі обгрунтовується актуальність теми дослідження, розкривається науковий апарат дослідження: мета, об'єкт, предмет, гіпотеза, завдання, етапи, методи, наукова новизна, теоретична та практична значущість, викладаються положення, що виносяться на захист.
У першому розділі дисертації "Роль ППС у підвищенні ефективності розуміння, засвоєння і контролю матеріалу, що вивчається" проводиться аналіз науково-методичної літератури та навчальних посібників з теми дослідження; виділяються проблеми комп'ютерного (інформаційного) навчання, обгрунтовується необхідність автоматизації контролю; розглядаються методичні аспекти використання ППС навчально -контролюючого типу на уроках хімії та їх поєднання з традиційною технологією навчання; виділяються основні вимоги, пропоновані до навчально-контролюючим ППС.
У результаті аналізу методичної літератури та передового педагогічного досвіду сформульовані проблеми комп'ютерного навчання; їх докладного дослідження присвячена справжня дисертація.
1. Проблема співвідношення обсягу інформації (потоку інформації), який може надати комп'ютер учня й обсягу відомостей, що учень може по-перше, подумки охопити, по-друге - осмислити, а по-третє - засвоїти.
Традиційний шлях навчального пізнання полягає, згідно з поняттям діалектичної логіки, в переході від явища до суті, від приватного до загального, від простого до складного і т.д. Таке "покрокове" навчання дозволяє учневі перейти від простого опису конкретних явищ, число яких може бути досить обмеженим, до формування понять, узагальнень, систематизації, класифікації, а потім і до виявлення сутності різних порядків. Новий шлях пізнання відрізняється великим інформаційним потоком, насиченістю конкретикою (тобто фактами), дозволяє швидше проходити етапи систематизації і класифікації, підводити фактологічного під поняття і переходити до виявлення різних сутностей. Однак швидкість таких переходів і осмислення фактів, їхня систематизація і класифікація обмежені природними можливостями людини і задоволена слабо вивчені. У зв'язку з цим, співвідношення традиційного та інформаційного потоків навчальної інформації не може бути точно визначений. Сюди ж відноситься і проблема орієнтації учнів в потоці інформації, що надається комп'ютером.
Учня не привчили орієнтуватися в потужному потоці навчальної інформації, він не може розділяти її на головне і другорядне, виділяти спрямованість цієї інформації, переробляти її для кращого засвоєння, виявляти закономірності і т.п. По суті, інформація (відомості про навколишній світ і що протікають у ньому процесах) може розглядатися як певна багатофакторна система, деталі якої приховані від учнів, а тому і весь цей інформаційний потік в цілому (його основи, спрямованість, цілі, зв'язки між елементами, причинно -наслідкові залежності тощо) виявляється важко доступним для сприйняття.
2. Проблема темпу засвоєння учнями матеріалу за допомогою комп'ютера (проблема можливої індивідуалізації навчання при класно-урочної системи).
В результаті використання навчальних ППС відбувається індивідуалізація процесу навчання. Кожен учень засвоює матеріал за своїм планом, тобто у відповідності зі своїми індивідуальними здібностями сприйняття. В результаті такого навчання вже через 1-2 уроку (заняття) учні будуть знаходитися на різних стадіях (рівнях) вивчення нового матеріалу. Це призведе до того, що вчитель не зможе продовжувати навчання школярів за традиційною класно-урочної системи. Основне завдання такого роду навчання полягає в тому, щоб учні знаходилися на одній стадії перед вивченням нового матеріалу і при цьому всі відведений час для роботи в них було зайнято. Мабуть, це може бути досягнуто при поєднанні різних технології навчання, причому навчальні ППС повинні містити кілька рівнів складності. У цьому випадку учень, який швидко засвоює пропоновану йому інформацію, може переглянути більш складні розділи даної теми, а також попрацювати над закріпленням досліджуваного матеріалу. Слабкий же учень до цього моменту засвоїть той мінімальний обсяг інформації, необхідної для вивчення наступного матеріалу. При такому підході до вирішення проблеми у викладача з'являється можливість реалізувати диференційоване, а також різнорівневі навчання в умовах традиційного шкільного викладання.
3. Проблема співвідношення "комп'ютерного" і "людського" мислення.
"Машинне" і людське мислення істотно різняться. Якщо машина "мислить" тільки в двійковій системі, то мислення людини значно багатостороннє, ширше і багатшим. Як використовувати комп'ютер, щоб розвинути в учнів людський підхід до мислення, а не прищепити йому якийсь жорсткий алгоритм розумової діяльності?
Процес впровадження інформаційної технології в навчання школярів досить складний і вимагає фундаментального осмислення. Застосовуючи комп'ютер у школі, необхідно стежити за тим, щоб учень не перетворився в автомат, який вміє мислити і працювати тільки за запропонованим йому кимось (у даному випадку програмістом) алгоритму. Для вирішення цієї проблеми необхідно поряд з інформаційними методами навчання застосовувати і традиційні. Використовуючи різні технології навчання, ми привчимо учнів до різних способів сприйняття матеріалу: читання сторінок підручника, пояснення вчителя, отримання інформації з екрана монітора та ін. З іншого боку, навчальні та контролюючі програми повинні надавати користувачеві можливість побудови свого власного алгоритму дій, а не нав'язувати йому готовий, створений програмістом. Завдяки побудови власного алгоритму дій учень починає систематизувати і застосовувати наявні в нього знання до реальних умов, що особливо важливо для їх осмислення.
4.Проблема створення віртуальних образів.
Працюючи з моделюючими ППС, Користувач може створювати різні об'єкти, які за деякими параметрами можуть виходити за межі реальності, задавати такі умови протікання процесів, які в реальному світі здійснити неможливо. З'являється небезпека того, що учні через свою недосвідченість не зможуть відрізнити віртуальний світ від реального. Тому, щоб уникнути можливого негативного ефекту використання інформаційної технології в процесі навчання школярів, при розробці ППС, що містять елементи моделювання, необхідно накладати обмеження або вводити відповідні коментарі (наприклад, "У реальних умовах ваша модель не може існувати" і т.п.), щоб учень не міг "піти" за межі реальності в результаті маніпулювання хімічними явищами. Віртуальні образи, поряд з небезпекою створення нереальних ситуацій, можуть зіграти позитивну дидактичну роль. Інформаційна технологія дозволить учням усвідомити модельні об'єкти, умови їх існування, поліпшуючи, таким чином, розуміння досліджуваного матеріалу і, що особливо важливо, їх розумовий розвиток. Слід зазначити, що комп'ютер, як педагогічний засіб, використовується в школі, як правило, епізодично. Це пояснюється тим, що при розробці сучасного курсу хімії не стояло питання про прив'язку до нього інформаційної технології. Застосування комп'ютера, тому, виявляється доцільним лише при вивченні окремих тем (хімічна рівновага, синтез речовин, швидкість реакції тощо), де є очевидна можливість варіативності. Для систематичного використання інформаційної технології в процесі навчання необхідно переробити (модернізувати) весь шкільний курс хімії.
Аналіз досліджень з проблеми застосування інформаційної технології в процесі навчання показав, що поки що мало уваги приділено питанням розгляду основних форм поєднання традиційної та інформаційної технологій навчання. Саме цьому і присвячена першій глава дисертації; зроблено висновок, що важливим методичним принципом застосування комп'ютерних програм є їх сумісність з традиційними формами навчання. При плануванні уроків необхідно знайти оптимальне поєднання таких програм з іншими (традиційними) засобами навчання. Наявність зворотного зв'язку з можливістю комп'ютерної діагностики помилок, що допускаються учнями в процесі роботи, дозволяє проводити урок з урахуванням індивідуальних особливостей учнів. Контроль одного і того ж матеріалу може здійснюватися з різним ступенем глибини і повноти, в оптимальному темпі, для кожної конкретної людини. Таким чином, ми припускаємо, що інформаційну технологію найбільш доцільно застосовувати для здійснення попереднього контролю знань, де потрібна швидка і точна інформація про освоєння знань учнями, при необхідності створення інформаційного потоку навчального матеріалу або для моделювання різних хімічних об'єктів.
Оскільки педагогічні програмні засоби орієнтовані на досягнення поставлених викладачем навчальних цілей, вони повинні розроблятися з урахуванням що пред'являються до них психолого-педагогічних, ергономічних, естетичних і конструтівно-технічних вимог (схема 1). З перерахованих вище вимог ми вибрали ті, які, на наш погляд, вивчені недостатньо повно, але є досить істотними: відбір інформації та конструювання ППС, організація діяльності учнів, форми пред'явлення інформації.

Загальні вимоги


психолого-ергономічні естетичні конструктивно-
педагогічні технічні

відбір розташування виразність конструктивна
матеріалу інформації універсальність

організація використання супровідних
діяльності тексту цілісність тельно до-
учнів документація

адаптивність подання кадри-ефективність
інформації заставки праці викл.
 
 форми застосування ефективність
пред'явлення зображень праці учня
інформації

організація
взаємодії
учня з ЕОМ

оцінка
результатів

Схема 1. Структура загальних вимог, що пред'являються до навчально-контролюючим програмним засобам

Проведені в першому розділі дослідження дозволили, по-перше, довести необхідність перегляду традиційних та розробки нових методик навчання з використанням ПЕОМ, по-друге, для підвищення якості навчання при використанні інформаційної технології необхідно враховувати що виникають при цьому психолого-педагогічні та методичні проблеми, по - третє, навчально-контролюючі програми повинні відповідати всім вимогам, що пред'являються до навчального програмного забезпечення.
У другому розділі "Типи навчально-контролюючих ППС" розглядається структура і проводиться порівняльний аналіз вітчизняних програм контролюючого і моделює типів з урахуванням їх переваг та недоліків; показано будову та основні функціональні можливості автоматизованої системи навчання і контролю; дані методичні рекомендації щодо створення навчально-контролюючих програм .
При виборі ППС для реалізації різних навчальних завдань необхідно враховувати їх тип і структуру. Відомо, що структура ППС залежить від його призначення. Так, основною функцією навчальної програми є навчання, що контролює - контроль, а ППС навчально-контролюючого типу поєднують в собі обидві ці функції. Нами були докладно розглянуті навчальні та контролюючі функції ППС, а також їх структура. Навчальні ППС (схема 2) припускають наявність двох складових: демонстраційної, що виводить на екран інформацію згідно заздалегідь розробленого сценарію і імітаційно-моделює, що дозволяє користувачеві керувати динамікою досліджуваного процесу. Демонстраційна частина програми передбачає, що всі числові дані і варіанти відповідей, а також художні образи і графіки, закладені розробниками до комп'ютерної програми. Працюючи з цією частиною програми, користувач (учитель, учень) у процесі демонстрації вже не має можливості включатися в технологічний процес і керувати ним. Всі (зміна параметрів, швидкість протікання реакції і т.д.) повинна бути врахована на етапі складання такої програми і її використання найбільш доцільно при поясненні нового матеріалу (лекції, семінари).
З методичної точки зору найбільший інтерес представляє імітаційно-моделююча складова частина програми (права частина схеми 2), яка дозволяє учневі як би "зануритися" у досліджуваний процес, змінюючи ті чи інші його параметри, керувати цим процесом і досягати бажані результати. Тут найбільш яскраво виявляється властива винятково комп'ютера навчальна функція програми.
Аналіз вітчизняних і зарубіжних ППС навчально-контролюючого типу дозволив виявити наявні в них позитивні і негативні моменти. До основних недоліків можна віднести наступні: більшість розроблених ППС призначені для вивчення окремих тем або розділів підручника, не враховані общедідактіческіе і загальнопедагогічної завдання, слабко розвинуті ефективні системи самоконтролю, відсутній інформаційний потік знань. До переваг слід віднести наявність редактора довідкової інформації, відкритою (поєднаної з графічним редактором) бібліотеки графічних фрагментів, режиму довільно регульованою лупи для коректування деталей зображення та ін
Нами при розробці ППС проведені теоретичні розрахунки виходу продукту реакції, виведені формули, що відображають вихід продукту реакції від температури, тиску і концентрації реагуючих речовин, які згодом були узгоджені з елементами моделювання по темі "Синтез аміаку. Хімічна рівновага "; описана технологія створення контролюючої частини програми в автоматизованій системі підготовки викладачем навчальних і контролюючих програм для ПЕОМ. Таким чином, для успішної реалізації різних навчальних завдань необхідно враховувати структуру і тип ППС, а завдання для комп'ютерних програм контролюючого типу повинні відрізнятися чіткістю і конкретністю, що виключають хибні уявлення про знання контрольованого учня.

 Запуск програми та заставка

Меню вибору
(установчий блок)

Демонстраційна складова: мультфільми, довідкові матеріали, хімічні та математичні формули і т.д. згідно із заздалегідь розробленим сценарієм імітаційно-моделююча складова Завдання. Введення даних НІ Обробка даних ТАК Моделювання та виведення на екран Формування завершальних кадрів
Повідомлення учневі Повідомлення вчителеві (статистика)

Схема. 2. Структура навчальної функції ППС.

У третьому розділі "Методичні аспекти поєднання традиційної та інформаційної технологій у навчанні" наводяться результати аналізу впровадження комп'ютерної технології в процес навчання школярів і перспективи використання ЕОМ при вивченні хімії. Доцільність застосування інформаційної технології в навчанні хімії не викликає сумнівів, але ефективність цього технічного засобу значно підвищується, якщо його використання буде не епізодичним, а систематичним, протягом усього курсу. На жаль, при розробці традиційного курсу хімії не передбачалося використання інформаційної технології, у зв'язку з чим необхідно було розробити критерії відбору навчальних тем, які доцільно вивчати із застосуванням інформаційної технології. Критерії відбору навчальних тем з хімії для комп'ютерного навчання можна сформулювати наступним чином: навчальний матеріал теми повинен сприяти створенню інформаційного потоку, що використовується як для виведення теоретичного знання, так і його застосування; зміст теми повинен припускати можливості управління учнями моделями хімічних об'єктів. Ці критерії, а також аналіз шкільних підручників для комп'ютеризованого курсу, дозволяють відібрати навчальні теми традиційного курсу, вивчення яких можна проводити з використанням ПЕОМ.
Розробка спеціального навчального комп'ютерного курсу висуває нові вимоги до відбору змісту, що дозволяють формувати цілеспрямовані навчальні інформаційні потоки. Критерії відбору змісту для такого курсу можна звести до наступних положень: 1) відбирається зміст повинен сприяти створенню потоку інформації; 2) відбирати матеріал повинен бути адаптований для учнів відповідного віку; 3) відбирати матеріал повинен включати різні види наочності; 4) відбирається практичний зміст має сприяти побудові моделей об'єктів різного роду і виявлення закономірностей їх функціонування; 5) конструкція змісту повинна сприяти класифікації та систематизації потоку інформації, пропонованої учням.
Під терміном "інформація" ми маємо на увазі:
- Навчальний повідомлення, інформування про різні явища, умови їх перебігу, закономірності тощо, сприймається і усвідомлювати учнями.
Поняття "інформація" ми відрізняємо від поняття "інформаційний потік". При цьому ми розрізняємо два види інформаційного потоку:
перший вид - це сукупність матеріальних об'єктів (явищ, процесів), які необхідно проаналізувати та систематизувати учневі для з'ясування досліджуваного матеріалу. Наприклад, різні суміші речовин, формули речовин різних класів і т.п.;
другий вид - це набір різних умов і параметрів, які підбираються (задаються, вводяться учнем або вчителем, програмістом) з метою отримання певного результату (виконання завдання) комп'ютерного експерименту. Наприклад, вибір оптимальних умов синтезу речовини, умови зміщення рівноваги, зміна швидкості реакції і т.п. Під інформаційною технологією навчання ми розуміємо таку технологію, при якій учні мають працювати з потужним спеціалізованим потоком навчальної інформації, отриманої за допомогою комп'ютерної технології і ППС.
При вивченні хімії використовуються різні наочні засоби, але з впровадженням комп'ютерної технології представляло інтерес провести класифікацію цих засобів навчання і дати їх детальну характеристику (схема 3).
1. Наочність I роду - це все те, що учні бачать безпосередньо в результаті проведення реальних хімічних експериментів (зміна кольору розчину, виділення газу, утворення осаду тощо), а також зовнішній і внутрішній вигляд будівель, цехів різних хімічних виробництв і т. п.
2. Наочність II роду - це символьний (модельне) запис проводяться або демонструються хімічних процесів і явищ, запис за допомогою символів хімічних елементів різних хімічних перетворень (реакцій), графічне відображення освіти і руйнування хімічних зв'язків, будова молекул, атомів і т.п.
3. Наочність III роду - це мультимедійна наочність, яка дозволяє не тільки поєднувати в динаміці наочності I і II роду, а й значно розширити і збагатити їх можливості введенням фрагментів мультимедіа завдяки використанню інформаційної технології. Відмінною особливістю III типу наочності є можливість об'єднання реального хімічного об'єкта і його сутності на різних рівнях. Поряд з цим комп'ютер надає можливість користувачеві (учню або вчителю) активно підключатися до демонстрацій, прискорюючи, сповільнюючи або повторюючи, у міру необхідності, досліджуваний матеріал, керувати та моделювати складними хімічними процесами, систематизувати, класифікувати і фіксувати на екрані монітора необхідну інформацію і т. п.

 Наочні засоби

Наочність I роду Наочність II роду

Наочність III роду

Схема 3. З класифікації наочних засобів та запропонованих вище визначень видно, що наочність III роду дозволяє з високою ефективністю вивчати і моделювати хімічний об'єкт і умови його існування, сприяє підвищенню розумового розвитку учнів.
Таким чином, очевидно, що застосування інформаційної технології в процесі навчання хімії за традиційними програмами можливо лише епізодично, при вивченні окремих тем. Для більш повного і систематичного застосування інформаційної технології в процесі навчання хімії необхідно переробити шкільні програми у відповідності з урахуванням можливостей комп'ютера і розроблених нами критеріїв відбору і структурування змісту. При роботі з комп'ютерними програмами слід розрізняти терміни "інформація" і "потік інформації". Навчання учнів у середовищі потоку навчальної інформації і є інформаційною технологією навчання.
Четверта глава "Експериментальна перевірка ефективності інформаційної технології навчання в хімії" присвячена опису педагогічного експерименту та аналізу його результатів.
Мета експерименту полягала у виявленні можливості сприйняття учнями потоку навчальної інформації (в умовах інформаційної технології навчання) і його ефективності в процесі навчання хімії. Очевидно, що успішність використання інформаційної технології багато в чому залежить від того, наскільки учні вільно володіють комп'ютером. Тому першим завданням експерименту ми вважали оперативне навчання учнів використовувати його у своїй навчальній діяльності. Друге завдання експерименту полягала у вивченні можливостей засвоєння учнями матеріалу в умовах використання інформаційної технології навчання. У ході проведеного експерименту було виявлено, що перший сеанс роботи з навчально-контролюючої програмою є для більшості учнів досить важким. Напруга першого спілкування з навчально-контролюючої програмою в значній мірі знімається при подальших контактах з ЕОМ. В учнів краще регулюється увагу, стабілізується час відпрацювання питання, зменшується кількість механічних помилок при використанні клавіатури.
Систематичне застосування комп'ютера в навчальному процесі є першочерговим завданням ефективного використання ПЕОМ в навчанні.
Для визначення ефективності розробленої методики використання навчально-контролюючих програм з елементами моделювання за розробленим нами курсом хімії був проведений порівняльний аналіз виконання контрольної роботи за темою "Хімічна рівновага. Принцип Ле-Шательє "(табл. 1 і схема 4).
Таблиця 1.
оцінка екс?? еріментальная група контрольна група
"Отл" 6 чол. - 20,7% 4 чол. - 14,8%
"Хор" 12 чол. - 41,4% 8 чол. - 29,6%
"Удовл" 11 чол. - 37,9% 15 чол. - 55,6%
"Неудовл" - -

Схема 4. Результати виконання підсумкової контрольної роботи в експериментальній та контрольній групах

Показники сформованості знань про хімічний рівновазі.
Перелік знань, які повинні були показати учні при виконанні завдань:
- Поняття хімічної рівноваги,
- Принцип Лешательє,
- Способи зміщення хімічної рівноваги,
- Вміння застосовувати знання про закономірності протікання реакцій для пояснення оптимальних умов здійснення хімічних процесів.
Таким чином, результати педагогічного експерименту показали, що, по-перше, учні досить швидко навчаються використовувати комп'ютер у навчальній діяльності. По-друге, використання інформаційної технології дозволяє підвищити якість навчання, зробити його більш повним, наочним і доступним. Наявність стійкої зворотного зв'язку в ланцюгу "викладач-учень" дозволяє своєчасно виявляти і усувати прогалини в знаннях учнів, що сприяє підвищенню успішності. Організація контролю за допомогою запропонованих нами навчально-контролюючих комп'ютерних програм є досить ефективною, а самі програми відповідають вимогам, що пред'являються до програмного забезпечення. Розроблена методика їх використання дозволяє значно підвищити рівень успішності учнів з хімії за рахунок індивідуалізації процесу контролю знань.
Результати педагогічного експерименту підтвердили справедливість гіпотези дослідження і показали ефективність запропонованого методичного підходу застосування інформаційної технології навчання при його поєднанні з традиційними засобами навчання.
Висновки.
Основні результати дослідження зводяться до наступного:
1. Уточнені поняття "потік навчальної інформації" і "інформаційна технологія навчання".
2. Визначено роль і місце використання інформаційної технології в курсі хімії, а також можливі варіанти її поєднання з традиційною технологією навчання при вирішенні теоретичних, практичних та контролюючих питань курсу.
3. Сформульовано критерії відбору навчальних тем при роботі з традиційного курсу хімії. Поряд з цим розроблені критерії відбору та конструювання змісту для навчального курсу, викладання якого передбачається з використанням інформаційної технології. Розроблено фрагмент навчальної програми такого курсу.
4. Розроблені навчально-контролюючі програми з окремих тем шкільного курсу хімії.
5. Запропонована методика проведення уроків з використанням інформаційної технології.
6. Розроблено вимоги відбору питань для комп'ютерного контролю та їх сукупність. Ці завдання дозволяють здійснювати як поточний контроль знань учнів, так і ефективність розробленої нами навчально-контролюючої програми.
7. Експериментально підтверджено ефективність ра