Где взять свежие идеи (Обзор образовательных CD по химии)

В 2002 году более 39 000 российских школ получили бесплатно комплекты из трех десятков учебных CD-дисков. Однако в подавляющем большинстве школ, несмотря на наличие компьютеров (тоже поставленных в рамках федеральной программы), эти новейшие учебные ресурсы не работают.

В общем и целом

И дело тут не только в очень низком уровне компьютерной грамотности тех, кто заканчивал пединституты в "докомпьютерную эпоху". Имеющиеся образовательные электронные ресурсы (ОЭР) на CD-дисках созданы в основном для индивидуальной работы на персональном компьютере. А полноценных компьютерных классов (чтоб хотя бы один "телевизор" с процессором от 150 МГц на двоих) сейчас еще очень мало в российских школах.

Но даже там, где такие классы есть (например, в нашем специализированном учебно-научном центре МГУ - интернате для одаренных старшеклассников имени А.Н.Колмогорова), не находят применения и самые лучшие из ОЭР. Вот очень показательный пример - автор одного из лучших российских CD по химии ("1С: Репетитор") доцент А.М.Галин часто проводит самостоятельные работы по химии в компьютерном классе. И пользуется при этом не своим "фирменным" продуктом, а простой собственной программной оболочкой для тестов закрытого типа (с кнопочным выбором ответа из предложенных). Правда, в отличие от ЕГЭ в наших тестах бывает от одного до пяти правильных ответов. А почему Алексей Михайлович не использует на уроках готовые контрольные из своего замечательного CD? Все объясняется просто: у активно и творчески работающего учителя замыслы уроков не могут быть одинаковыми для каждого класса и заранее жестко расписанными - вот он и "перезаряжает" программную оболочку тестами перед уроком, исходя из конкретной обстановки, чего нельзя сделать с фирменным диском.

Подавляющее большинство ОЭР совершенно не приспособлено к выдергиванию из них нужных фрагментов. Очевидно, что оптимальным учебным электронным комплектом для учителя будет не сплошная программа, а библиотека из очень маленьких "страниц", которые можно использовать на уроке как независимые (вплоть до независимого копирования) части. При этом очень важно, чтобы учитель мог заранее увидеть весь ОЭР в Интернете (необязательно, чтобы все его фрагменты работали в Сети, лишь бы был весь список).

По химии такими фрагментами должны быть не только тесты, но и видеозаписи экспериментов, особенно тех, которые трудно (редкие реактивы) или опасно выполнять в школе. Но категорически недопустимо заменять реальные простые эксперименты их видеомоделями. Например, школьника, который блестяще овладел техникой сборки химических установок из летающих по указанию "мышки" деталей (CD "Органическая химия" МарГТУ), опасно допускать к работе с колбами, холодильниками и прочими деталями из настоящего стекла - он их скорее всего раздавит лапками штатива при сборке.

Самыми ценными оказываются те видеоэксперименты, которые могут подсказать учителю химии свежую идею. Например, после просмотра великолепно сделанного видеофрагмента "Цинк и золото в соляной кислоте" из новой версии CD "Опыты со взрывами и без" (коллектив А.К.Ахлебинина, Калуга) рецензент повторил его как изящный пример реакции гальванической пары во время практикума по химии со своим 11 классом. Необходимые для демонстрации серебряные или золотые колечки нетрудно найти в классе, где 14 девушек...

В настоящее время в мире широко распространены ОЭР - "компьютерные тренажеры", на которых с помощью компьютера можно приобрести настоящие практические навыки. Если дополнить клавиатуру и "мышь" специальным комплектом "руль + педали", то можно освоить основные навыки вождения автомобиля (соответствующие имитирующие программы называют эмуляторами). Можно даже научиться управлять самолетом - производителей соответствующих программ-эмуляторов обвиняли в том, что с их помощью террористы освоили полеты на "Боинге" над Нью-Йорком и использовали полученные умения 11 сентября 2001 года... Компьютерные тренажеры являются идеальными и исчерпывающими для обучения работе на самом компьютере - например, для освоения основных приложений Windows.

Однако полностью виртуальное изучение химии невозможно - без самостоятельного выполнения живых экспериментов, пусть даже простейших, не появятся очень нужные не только профессионалам чувство материала и чувство вещества. Поэтому наиболее оптимальными учебными программами по химии будут те, которые можно использовать на уроке - как дополнение к реальным экспериментам, но не как "химические эмуляторы".

Из серии "открытых"

Наиболее свежий из доступных дисков - "Открытая химия 2.5" компании "Физикон". Его сетевая версия (Открытый колледж, http://www.college.ru/chemistry/course/design/index.htm ) была обновлена в начале января 2003 года.

Этот диск нельзя назвать школьным ОЭР по химии - он представляет собой хорошо выполненный курс общей химии для студентов нехимических специальностей. По-видимому, стиль изложения материала объясняется тем, что, как и другие ОЭР "Физикона", "Открытая химия" предназначена в первую очередь на экспорт - заметно соответствие известным англоязычным учебникам общей химии.

Но даже с поправками на экспорт в методическом отношении "Открытая химия" уступает "Открытой физике" и "Открытой астрономии" того же "Физикона".

При первом запуске лазерного диска программа начинает самоустанавливаться, что не всегда желательно. Если на компьютере нет лишнего места, можно прервать установку, а затем читать диск встроенным в Windows (98, 2000) Internet Explorer, поскольку курс сделан в формате интернет-текстов HTML. Тогда начинать чтение удобней всего с файла (дисковод):\design\index.htm.

В каждом разделе "Открытой химии 2.5" есть контрольные вопросы, задачи и задачи с решениями, позволяющие студенту самостоятельно подготовиться к зачетам и экзамену. На диске множество хороших иллюстраций и интерактивных моделей, имеется удачная интерактивная Периодическая таблица (см. обзор сетевых ресурсов по химии), справочные данные.

Учебный текст местами труден для восприятия и тем более для запоминания, хотя и правилен с научной точки зрения, например: "Адиабатический процесс - это процесс квазистатического расширения или сжатия газа в сосуде с теплонепроницаемыми стенками", "Изотермический процесс - это процесс квазистатического расширения или сжатия вещества, находящегося в контакте с тепловым резервуаром".

Есть и утверждения, вызывающие сомнения, например: "Однако связь Si-H (319 кДж) слабее связи C-H (414 кДж) из-за отсутствия неподеленных электронных пар у водорода, так же как связь Si-Si (222 кДж) слабее связи С-С (348 кДж) из-за увеличения ковалентного радиуса кремния" (раздел 8.2.3) или: "Затем часть ионов хлора и ионы марганца отдают электроны, которые переходят к атомам кислорода, восстанавливая их до O2-. После этого ионы кислорода соединяются с ионами водорода с образованием воды. 2KMnO₄ + 16HCl = 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 2KCl + 8H₂O" (модель 7.1 "Окислительно-восстановительные реакции").

В разделах главы 8 "Химические свойства элементов" в основном говорится о строении веществ, но очень мало примеров реакций.

В целом очевидно, что из школьников таким учебником могут воспользоваться учащиеся специализированных старших классов школ (лицеев) при технических вузах. Для первоначального знакомства с химией школьников 8 и 9 классов данный электронный учебник малопригоден.

Из серии репетиторов

Еще один CD по химии, с которым можно обстоятельно познакомиться в Интернете (http://repetitor.1c.ru/online/disp.asp?10;3) - мультимедийный учебник "1С: Репетитор. Химия".

ОЭР создан в 1998 году. Программа состоит из обширного учебного раздела (3 части, 24 главы), образцов вступительных задач для поступления в ведущие химические, биологические и медицинские вузы России, ряда справочных материалов.

В программе использованы 200 высококачественных иллюстраций с компьютерной анимацией, 100 видеофрагментов с наиболее сложными и опасными экспериментами, 300 тестов и задач, а также около 60 минут оригинального дикторского текста.

Программа в целом удобна и "дружелюбна" в работе, но требует обязательной установки на компьютер.

Наибольший интерес у учащихся вызывают видеофрагменты с химическими экспериментами. В то же время в ряде экспериментов есть нарушения техники безопасности (использование ныне запрещенного асбеста, затыкание пробирки пальцем при перемешивании и т.п.). В этих случаях дикторский текст нужно дополнять соответствующими комментариями учителя. Особенно красив и нагляден "пожар" при взаимодействии фосфора с дымящей азотной кислотой.

Удачное графическое решение в разделе "Органическая химия" - приятно заставлять вещества реагировать, подтаскивая нужный реагент к нужной связи в молекуле.

В 1999 г. вышел ОЭР "Репетитор по химии Кирилла и Мефодия" . На этом CD есть три раздела, проверяющих знания по химии, - "Тренинг", "Задачи" и "Экзамен". Задания по химии разделены на две группы - "Неорганическая химия" и "Органическая химия". Ниже приведены результаты тестирования ОЭР с файлами, созданными в 1999-2000 гг. Если в свежекупленном диске перечисленные ошибки исправлены, значит, разработчики ответственно относятся к своей продукции и ОЭР заслуживает доверия. Если нет - решайте сами...

В разделе "Тренинг" использовано 954 теста по неорганической химии и 407 тестов по органической химии трех уровней сложности. В разделе "Задачи" использовано 99 задач по неорганической химии и 98 задач по органической. В разделе "Экзамен" используются задания из всех предыдущих разделов.

Программа легко инсталлируется в системах Windows-95-98 и Windows-NT4. Музыкальная заставка при некоторых запусках программы дает сбои. Повторяющиеся фразы "преподавателей" надоедают после 20-30 вопросов. Стандартная фраза "И на этот раз вы не ошиблись" при правильном ответе после 3-5 ошибок в предыдущих ответах воспринимается как неуместная.

Программа не содержит специальных обучающих разделов, кроме пояснений в "Тренинге" и решений в "Задачах". В разделе "Экзамен" подсказок нет. Замечания к ОЭР в целом следующие.

Отсутствуют указания, к чему готовит данный "Репетитор" - не указаны источники предлагаемых заданий и уровень экзамена, который может успешно сдать ученик, готовившийся по "Репетитору".

В ряде тестов и задач мал размер окна для задания - при прочтении его приходится прокручивать, что существенно затрудняет восприятие задания. Это же относится к окну для схем и рисунков, особенно в заданиях по органической химии.

Порядок (номера) правильных и неправильных ответов остается неизменным при нескольких включениях программы, что снижает ее эффективность (можно запомнить номера, а не смысл ответов).

Число неудачных попыток при прохождении теста не учитывается - можно получить 100-процентный результат при повторе и быстром переборе ответов.

Отсутствует свободное перемещение между заданиями - их можно проходить только последовательно в одном направлении.

В программе практически не использованы возможности мультимедиа - ее можно запускать под DOS-Windows 3.1 (все ее фрагменты, кроме заставки, доступны в этой среде).

"Программа в целом скучная" - мнение учащихся 10-11 классов СУНЦ МГУ.

Просто химия

ОЭР "Органическая химия" создан совместной группой из ЛМСС МарГТУ и Республиканским мультимедиа-центром г. Йошкар-Олы в 2000 году. Предназначен для учащихся 11 классов.

Электронный учебник состоит из трех основных частей: "Учеба", "Тест", "Опыт" и двух справочников - именного и предметного указателя. Раздел "Учеба" состоит из 10 глав, в каждой из которых от пяти до десяти параграфов. В параграфе от двух до 24 абзацев. Раздел "Тест" состоит из 10 глав - в соответствии с главами раздела "Учеба". Раздел "Опыт" состоит из четырех задач с качественными реакциями (анализ органических соединений) и четырех мультипликационных "синтезов".

CD отличается обилием и высококачественным программным исполнением анимаций (360 шт.) и виртуальных моделей (180), большим количеством иллюстраций (около 1400).

При запуске программы очень медленно идет красивая видеозаставка (на разных типах компьютеров). Игровое начало не столь важно в 11 классе, как, например, в 8-м. При этом в заставке есть ошибка на классной доске: формула соответствует дипикриламинату калия, но не кальция.

Предложение использовать 16-цветный режим не всегда удобно реализовать на многопользовательском компьютере. Всплывающие подсказки были бы удобнее, чем возникающие в специальном режиме. Очень желательна подсказка, как пользоваться теми тестами, в которых нужно расположить предложенные объекты в определенном порядке (как перемещать объекты).

Очень красиво выполнены мультсинтезы. Однако педагогически они неправильны, а иногда просто опасны.

В п.5 "Перегонка нефти", как и во всех последующих, прибор собирается из "летающих" деталей в таком порядке, что реальные детали обязательно сломаются - отсутствуют дополнительные крепления холодильника. Нет дефлегматора, а термометр вставлен неправильно - гораздо ниже уровня бокового отвода. Хлоркальциевая трубка для приемника углеводородов не нужна. Не указана рабочая жидкость используемой для нагрева бани - может быть, это песок? Отогнанный бензин размещается поближе к открытому пламени - грубое нарушение техники безопасности.

В п.6 "Получение бромистого этила" тоже не закреплен холодильник, и в процессе снятия приемной колбы реальный прибор обязательно сломается. В отличие от перегонки нефти, где для нагрева колбы используется баня, здесь для нагрева до 37о С используется открытое пламя - нарушение техники безопасности.

В п.7 "Получение диэтилового эфира" не указано четко, что приливают из воронки. Если к горячей серной кислоте добавить спирт, то в основном получится этилен.

В п.8 "Получение этилового спирта из этилена" вся система явно собрана герметично, но при этом прибор греют с двух сторон. В реальных условиях взрыв неизбежен.

Если на CD образца 2002-2003 годов перечисленных недостатков уже нет, ОЭР можно рекомендовать как учебно-развлекательный для индивидуальных занятий (реклама и небольшой демофрагмент есть в Интернете: http://www.mariel.ru/mmlab/home/organic/ ).

ОЭР "Общая и неорганическая химия" создан совместной группой из ЛМСС МарГТУ и Республиканским мультимедиа-центром г. Йошкар-Олы в 1999 г. Предназначен для учащихся 11 классов и абитуриентов.

Электронный учебник состоит из трех основных частей: "Учеба", "Тест", "Опыт" и двух справочников - именного (40 ученых) и предметного (около 1000 позиций) указателя. Раздел "Учеба" состоит из 11 глав, в каждой из которых от трех до 15 параграфов. В параграфе от трех до 24 абзацев. Раздел "Тест" состоит из трех тестов по общей химии (20 заданий), химии s- и p- элементов (20 заданий) и химии d-элементов (10 заданий). Раздел "Опыт" состоит из четырех тестоподобных "угадаек", тематически ни к какому разделу не привязанных.

На диске имеется более 300 анимаций и около 500 иллюстраций. ОЭР можно рекомендовать как вполне приемлемый для индивидуальных занятий (реклама и небольшой демофрагмент есть в Интернете: http://www.mari-el.ru/mmlab/home/CHEM/).

Новинки, которых долго ждали

На известном сайте (см. обзор сетевых ресурсов) alhimik.ru Л.Ю.Аликберовой есть интересный раздел (http://www.alhimik.ru/ teleclass/content.html) с первыми главами учебника по химии "Химия. Начальный курс", включающими общие вопросы и строение атомов. Текст содержит много гиперссылок, иллюстраций, есть задачи. Предусмотрено тестирование, интерактивное обучение начальному курсу химии, оценки.

От ближайших аналогов (http://khimia.h1.ru/; http://geo.nd.ru/classify.asp?c_no=70) учебник отличается легким и живым языком в сочетании с должным уровнем научной строгости изложения.

Прекрасно выполнена глава 1 ("Что изучает химия?") - и доступное по сложности для учащихся любой степени подготовки изложение, и интересные задания.

В главе 2 (разделы 2-5, 2-6) изложение дается излишне упрощенно (в стиле гл.1), без отсылок к более серьезным пояснениям по квантовой механике. Подобный вульгарный стиль для данной темы характерен, впрочем, для подавляющего большинства школьных и даже вузовских учебников. Для данной темы (электронные уровни и орбитали) нужно предусмотреть (хотя бы как гиперссылки) более высокие уровни изложения, поясняющие принципиальные отличия квантового описания и напоминающие про используемую одноэлектронную модель.

В разделе 2-8 изложение снова становится оптимальным, поскольку уже допустимо пользоваться наглядными представлениями для описания поведения электронов внешних уровней.

Создаваемый учебник может быть использован как оригинальный пропедевтический (ознакомительный) курс химии для учащихся 5-7 классов и в учебном процессе 8-9 классов, а также в старших классах "нехимического" профиля.

В учебнике реализована интерактивность изложения (самостоятельные работы) и предполагается многоуровневая система (судя по ресурсам сайта www.alhimik.ru , автор легко реализует повышенные уровни изложения).

На новой версии старого (1997 года) CD "Химические опыты со взрывами и без..." около 120 видеофрагментов с хорошо выполненными химическими экспериментами.

Для просмотра имеющихся материалов можно использовать различные встроенные версии Internet Explorer (Win 95, 98, 2000, NT4). Отдельные видеофрагменты в виде компактных avi-файлов очень удобны для разовых демонстраций (запускаются даже через FAR при надлежащей конфигурации компьютера).

Каждый видеофрагмент снабжен дикторским текстом и записью уравнения реакции. После сдачи соответствующего экзамена по технике безопасности можно получить описание подготовки данного эксперимента. Большинство опытов выполнено добротно - наглядно, аккуратно и просто красиво.

Встроенная Периодическая таблица дополнена не только справочными данными, но и фотографиями соответствующих элементов простых веществ с возможностью увеличения изображения; кроме того, имеются высококачественные фотографии красивых и редких минералов, драгоценных камней.

Похоже, что новый CD-диск "Химия со взрывами и без..." должен быть популярен среди учителей химии.