Компьютерные модели в школьном курсе химии

Лихачев, Владимир Николаевич

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Компьютерные модели в школьном курсе химии

Автореферат

Автор научной работы: Лихачев, Владимир Николаевич
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Москва
Год защиты: 2003
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Компьютерные модели в школьном курсе химии"

Ч/ На правах рукописи

Лихачев Владимир Николаевич

Компьютерные модели в школьном курсе химии

Специальность 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва - 2003

Работа выполнена на кафедре органической химии химического факультета Московского педагогического государственного университета

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор, член-корреспондент РАН Нифантьев Эдуард Евгеньевич

кандидат химических наук, доцент Ахлебинин Александр Константинович

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, старший научный сотрудник Оржековский Павел Александрович

кандидат педагогических наук, профессор Жданов Сергей Александрович

Ведущая организация:

Арзамасский государственный педагогический институт им. А.П. Гайдара

Защита состоится "_/£." 2003 г. в часов на заседании

диссертационного совета 212.154.04 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119435, Москва, Несвижский пер., д. 3, ауд. ЗбЛ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПГУ по адресу 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1

Ученый секретарь диссертационного совета

Автореферат разослан

200 Г

¿¿пз

97600%

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования определяется тем, что одной из основных задач современной школы является необходимость повышения эффективности образовательного процесса. Приоритетным направлением для решения этой задачи в настоящее время является формирование единой информационной образовательной среды на базе использования новых информационных технологий и, в частности, разработка современных электронных средств обучения, их интеграция с традиционными учебными средствами. Одним из элементов электронных средств обучения являются учебные компьютерные модели (УКМ). Метод моделирования во многих естественных науках, в том числе и химической, в настоящее время является одним из ведущих в процессе познания объектов и процессов, и поэтому организация ЮНЕСКО подчеркивает важную роль использования компьютерных моделей в изучении естественнонаучных дисциплин. Использование компьютерных моделей в процессе обучения позволяет познакомить учащихся с этим методом познания, усилить мотивацию учебной деятельности, расширить возможности реализации идей развивающего обучения и предъявления учебной информации.

В своем исследовании мы опирались на работы, рассматривающие вопросы теории развивающего обучения (Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, В. В. Давыдов, Д. Б. Эльконин, Л. В. Занков), общие подходы к применению компьютерных моделей, существующий опыт использования учебных компьютерных моделей в обучении химии и других естественнонаучных дисциплинах/, В работах ряда исследователей рассмотрено использование УКМ не только как средств наглядности, позволяющих формировать и развивать наглядно-образное и наглядно-действенное мышление, но и как средств организации экспериментально-исследовательской деятельности (Р. Вильяме, К. Маклин, С. Пейперт, Б. С. Гершунский, И. В. Роберт, Р, Ю. Шенон); предложены варианта организации действий учащихся с управляемыми моделями (В. Рубцов, А. Марголис, А. Пажитнов); разработана классификация УКМ (В. В. Лалтев, А. А. Немцев); определены общие подходы к проектированию и разработке УКМ (Н. И. Пак, В. И. Сопин); сформулированы требования к УКМ на психологическом (Е. И. Машбиц), дидактическом (И. В. Роберт, Б. С. Гершунский, Т. А. Сергеева, А. Чернявская), художественном (В. А. Рыжов, В. М. Теплицкий, А. В. Корниенко, У. Д. Боумен) уровнях; рассмотрены вопросы организации диалогового взаимодействия обучающих программ с пользователем, в том числе и моделирующих (Е. И. Машбиц, О. К. Тихомиров); выявлены критерии качества моделирования (И. Е. Вострокнутов, А. Стариков), представлены психологические аспекты разработки и использования УКМ в обучении (Б. Ф. Ломов, Н. Форман, П. Вильсон), изучены возможности использования компьютерного моделирования в школьном курсе химии и выделены наиболее целесообразные с методической точки зрения области применения УКМ (И. Л. Дрижун, О. С. Зайцев, Т. А. Сергеева, Л. Л. Чунихина), создана методика использования компьютерных обучающих моделирующих программ при изучении отдельных тем школьного курса химии (Т. А. Сергеева, О. С. Зайцев, Е. А. Алферова, Е. Ю. Раткевич, Г. Н. Мансуров, Н. ^Безрукова, Н. Д. Романоаа, Н. А. Юнерман,

' ' «ЬНАЯ

А. Н. Лёвкин, О. Г. Калина, А. С. Павлова и др.). В настоящее время имеется большое число отечественных и зарубежных программных средств обучающего назначения для изучения химии, содержащих в своем составе различные типы учебных компьютерных моделей, но вместе с тем наблюдается ряд противоречий, сдерживающих использование учебных компьютерных моделей при изучении школьного курса химии:

• между потребностью практического применения учебных компьютерных моделей и недостаточно разработанной методикой использования химических учебных компьютерных моделей в составе различных типов программных средств обучающего назначения;

• между необходимостью разработки методики использования химических учебных компьютерных моделей и мало исследованными особенностями содержания и функциональными возможностями химических учебных компьютерных моделей;

Выявленные противоречия и определили 'проблему исследования, заключающуюся в определении методов построения и использования учебных компьютерных моделей в процессе обучения химии.

В ходе работы на основании анализа учебно-методической литературы и компьютерных обучающих программ сформулировано понятие "информационно-моделирующий модуль" (ИММ). Необходимость введения этого понятия обусловлена тем, что учебные компьютерные модели используются в контексте содержания учебного материала и поэтому их разработку и применение необходимо рассматривать неразрывно с этим содержанием.

Гипотеза исследования состоит в том, что возможность рационального использования информационно-моделирующих модулей при обучении химии определяется рядом взаимосвязанных факторов: содержанием изучаемого материала; моделируемым объектом; структурой, содержанием и функциональными возможностями информационно-моделирующих модулей; методами использования информационно-моделирующих модулей в процессе обучения. Разработка информационно-моделирующих модулей с учетом этих взаимосвязанных факторов позволит осуществить их рациональное использование в процессе изучения школьного курса химииГ)

Цель исследования состоит в разработке структуры, определении содержания, функциональных возможностей и методов рационального использования информационно-моделирующих модулей в процессе изучения школьного курса химии.

Объектом исследования является деятельность учащихся при обучении химии в условиях использования информационно-моделирующих модулей.

Предметом исследования являются информационно-моделирующие модули и

методы их рационального использования при изучении школьного курса химии.

Для проверки гипотезы и достижения цели исследования были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проанализировать использование УКМ в обучении химии. Выявить достоинства и недостатки существующих электронных средств учебного назначения (ЭСУН).

2. Определить понятие "информационно-моделирующий модуль" и разработать его структуру.

3. Выявить методы использования информационно-моделирующих модулей с учетом специфики различных типов учебных компьютерных моделей, входящих в их состав.

4. Определить рекомендации к содержанию, интерфейсу, функциональным возможностям, методам рационального применения информационно-моделирующих модулей в процессе изучения школьного курса химии.

5. Экспериментально проверить эффективность предложенных рекомендаций по разработке и использованию информационно-моделирующих модулей при изучении школьного курса химии.

Для решения поставленных задач использовался комплекс взаимопроверяющих и дополняющих друг друга методов исследования. Теоретические методы: изучение и анализ научной, методической, дидактической, психолого-педагогической литературы и нормативных документов по проблеме исследования; изучение специальной литературы по средствам разработки компьютерных моделирующих программ; анализ современных электронных средств обучения. Экспериментальные методы: наблюдение учебного процесса в условиях применения информационно-моделирующих модулей (включенное, дискретное, фрагментарное); анализ личного опыта, беседа, анкетирование; метод семантического дифференциала; поисковый и формирующий педагогический эксперимент с последующей математической обработкой его результатов и их анализ.

Опытно-экспериментальная база исследования. Исследование проводилось с 1997 по 2000 гг. в средней школе № 13 г. Калуги, с 2000 по 2002 гг. - в средней школе № 36 г. Калуги. Выбор этих школ был обусловлен наличием технической базы, необходимой для проведения исследования.

Исследование проводилось поэтапно:

На первом этапе исследования (1996 - 1997 гг.) был проведен анализ учебно-программной документации, психолого-педагогической и методической литературы, современных электронных средств учебного назначения, применяемых при изучении школьного курса химии. Изучены возможности для использования в создании учебных компьютерных моделей различных типов, найдены подходы к решению поставленной проблемы. Полученный материал позволил сформулировать гипотезу исследования, определить основные цели и задачи, понятие "информационно-моделирующий модуль", разработать его структуру, интерфейс.

На втором этапе (1997 - 2000 гт.) разработано ряд компьютерных обучающих программ и проведен поисковый эксперимент, в ходе которого проанализировано

влияние разработанных компьютерных обучающих программ на мотивацию учебной деятельности и эмоциональное состояние учащихся, время изучения материала, качество знаний учащихся. На основе опыта использования компьютерных моделирующих программ разработаны рекомендации к их содержанию и методам использования в учебном процессе.

На третьем этапе (2000 - 2002 гг.) проведен формирующий эксперимент с целью проверки выдвинутой гипотезы, проведена обработка и анализ полученных результатов.

Научная новизна исследования:

• Разработаны принципы построения и методика использования информационно-моделирующих модулей, содержащих различные типы химических учебных компьютерных моделей.

• Обоснована разработка и применение химических информационно-моделирующих модулей на основе идеи Л. В. Занкова о применении средств наглядности в обучении.

• Выявлена специфика содержания и использования в процессе обучения химических информационно-моделирующих модулей, содержащих в своем составе различные типы учебных компьютерных моделей. Теоретическая значимость исследования:

• Обобщены и систематизированы данные об использовании УКМ.

• Определено понятие "информационно-моделирующий модуль".

• Разработана структура информационно-моделирующего модуля.

• Предложено разработку и использование информационно-моделирующих модулей осуществлять на основе идей Л. В. Занкова об использовании наглядного материла в обучении.

Практическая значимость исследования:

• Разработаны рекомендации к содержанию, функциональным возможностям, интерфейсу информационно-моделирующих модулей и методам их использования в процессе обучения химии.

• С учетом разработанных рекомендаций к информационно-моделирующим модулям создано ряд моделирующих программ по различным разделам школьного курса химии, которые были включены в состав 3 компакт-дисков, рекомендованных Министерством образования Российской Федерации для широкого применения в системе образования.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается использованием методов, адекватных цели и задачам исследования; увеличением познавательного интереса, улучшением эмоционального состояния и качества знаний учащихся при использовании в процессе обучения информационно-моделирующих модулей, разработанных с учетом предложенных рекомендаций; соотнесением выводов, полученных в ходе исследования, с результатами педагогического эксперимента; математической обработкой экспериментальных данных. На защиту выносятся:

1. Понятие "информационно-моделирующий модуль", применение которого

позволяет рассматривать использование различных типов учебных компьютерных моделей с единых дидактических позиций.

2. Структура информационно-моделирующего модуля, позволяющая рационально организовать его содержание.

3. Интерфейс информационно-моделирующих модулей и рекомендации к их функциональным возможностям, учитывающие специфику предмета химии.

4. Методика использования информаыионно-моделирующих модулей в процессе обучения химии.

Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты исследования нашли отражение в выступлениях на конференции "Новые информационные технологии в бизнесе, образовании и третьем секторе" (Калуга, 1999 г.), на выставке-конференции "ИНФОКОМ - 2000" (Калуга, 2000 г.), на Московской городской конференции "Информационные технологии в преподавании химии" (Москва, 2000 г.), на П международной конференции "Актуальные проблемы современного естествознания"- ИНТЕРНАС 2000 (Калуга, 2000 г.), на Всероссийском семинаре по проблемам методики обучения химии (Москва, 2001 г.), на международной конференции, посвященной 50-летию РГОТУПС (2001 г.), на заседании кафедры органической химии (Москва, 1997-2000,2002 гг.)

По материалам исследования опубликовано 7 печатных работ, издано 3 компакт-диска.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, библиографии и приложений; иллюстрирована схемами, таблицами, диаграммами.

Основное содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цели и задачи, определены объект и предмет исследования, изложена гипотеза; определены методы и основные этапы исследования; раскрывается научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы; указаны положения, выносимые на защиту; даны сведения об апробации работы.

В первой главе "Компьютерные модели и их использование в обучении химии" рассмотрены основные понятия, используемые в исследовании, и состояние проблемы применения учебных компьютерных моделей в обучении химии. В ходе анализа существующих ЭСУН была разработана классификация химических УКМ по моделируемому объекту, на основе которой были обобщены и систематизированы данные об использовании УКМ в обучении химии. Результаты анализа ЭСУН, используемые в обучении химии, показали, что ряд факторов сдерживает применение химических УКМ: отсутствие функциональных возможностей в УКМ, необходимых для их рационального использования в процессе обучения; разнотипность и фрагментарность УКМ; недостаточно разработанные вопросы методики использования УКМ в составе различных типов ЭСУН.

Одно из определений понятия "компьютерная модель", используемое нами в исследовании, предложено Т. В. Миньковичем и определено им как модель, реализованная с помощью компьютера, которая представляет совокупность данных и программ для их обработки. В. В. Лаптев и А. А. Немцев предложили для

компьютерных моделей, используемых в обучении, употреблять термин "учебные компьютерные модели". Они выделили специфику учебных компьютерных моделей, заключающуюся в необходимости применения средств наглядного отображения информации при их реализации. Основываясь на определении, предложенном В. В. Лаптевым и А. А. Немцевым, и с учетом современного уровня развития аппаратно-программных средств компьютерного моделирования, под учебной компьютерной моделью можно понимать аппаратно-программную учебную среду, моделирующую изучаемый объект или процесс, предоставляющую средства наглядного отображения информации и, при необходимости, позволяющую осуществлять интерактивное управление моделью. Этими же авторами разработана классификация учебных компьютерных моделей по ряду критериев, основными среди которых являются наличие анимации при отображении модели, способ управления, способ визуального отображения модели. По наличию анимации учебные компьютерные модели могут быть динамическими и статическими. Динамические содержат анимационные фрагменты для отображения моделируемых объектов и процессов, в статических они отсутствуют. По способу управления учебные компьютерные модели могут быть управляемые, которые позволяют пользователю изменять параметры модели, и неуправляемые (демонстрационные), которые такой возможности не предоставляют. По нашему мнению, среди демонстрационных моделей можно выделить две группы по возможности взаимодействия с пользователем: интерактивные и неинтерактивные. Интерактивные позволяют изменять вид отображения модели или точку наблюдения на модель, не изменяя при этом ее параметров. Неинтерактивные таких возможностей изменения отображения модели не предоставляют?

Во второй главе "Информационно-моделирующие модули в обучении химии" рассмотрены принципы построения информационно-моделирующих модулей и методы их использования в учебном процессе. ПИнформационно-моделируннцим модулем предложено называть совокупность учебных компьютерных моделей и информационных блоков различного типа, объединенных на основе содержательного критерия. Информационными блоками, входящими в состав информационно-моделирующего модуля, может быть описание моделируемого объекта или явления, представленное в текстовом, звуковом или схематическом виде; справочная информация по работе с ИММ; инструкции по организации работы с ИММ; задания для работы с ИММ; видеозапись моделируемого процесса; информация об отличии модели от моделируемого объекта или процесса и ее ограничениях. Центральным элементом ИММ является учебная компьютерная модель (рис. 1).

•. ......- ..... • Информациснно-моделируюгций модуль

Спиеяше Справочная информация Инструкции Задания

Учебные компьютерные 1 модели )

Видеозапись реального объекта или явления - Ограничения и отличия] УКМ от моделируемого! объекта или явления |

Рис. 1. Структура информационно-моделирующего модуля.

Информационно-моделирующие модули могут иметь сложную структуру: один ИММ может входить как составной элемент в состав другого. В рамках использования понятия информационно-моделирующий модуль под учебной моделирующей программой предложено понимать самостоятельный программный продукт, основной целью которого является изучение объектов и процессов, в котором интенсивно используются информационно-моделирующие модули.

УКМ в составе ИММ в зависимости от содержания и структуры ИММ может находить различное методическое применение, поэтому функционирование УКМ в составе ИММ является вариантом ее дидактического использования в процессе обучения. Такой подход позволяет рассматривать с единых дидактических позиций использование в процессе обучения различных типов учебных компьютерных моделей.

Основной целью применения ИММ является наглядное представление существенных свойств изучаемых объектов и явлений. Поэтому для организации структуры и определения функциональных возможностей информационно-моделирующих модулей можно применить идеи Л. В. Занкова об использовании средств наглядности в обучении. Применение информационно-моделирующих модулей, в которых реализованы различные варианты предъявления информации в соответствии с положениями Л. В. Занкова, предоставляет учителю широкие возможности варьирования методов применения информационно-моделирующих модулей в процессе обучения в зависимости от целей и задач урока, степени подготовленности учащихся, наличия учебного времени. Реализация возможности функционирования управляемых УКМ в демонстрационном режиме позволяет их использовать не только при индивидуальной работе учащихся, но и при фронтальной. Адаптация скорости информационного потока ИММ к скорости усвоения учебного материала учащимися может быть достигнута различными средствами.

Большое значение для эффективного восприятия информации имеет расположение элементов, входящих в состав информационно-моделирующего

модуля, на экране монитора. Наиболее рациональное использование визуального пространства достигается при отображении элементов ИММ в трех окнах, содержащих учебную компьютерную модель; текстовую информацию (например, описание модели, инструкцию); краткую информацию о моделируемом объекте или явлении (например, схему, уравнение). Если в состав ИММ входит несколько моделей, то у учащегося должна быть возможность выбора текущей. Содержание текстовой информации может быть различным в зависимости от действий, выполняемых учащимся. Отображение основной информации в виде краткой схемы, уравнения, формулы позволяет учащемуся легко ориентироваться в содержании и выделять главное. Предложенное нами расположение элементов ИММ на экране монитора основано на теории зрительного восприятия (рис. 2).

Элементы упр»лекил программой или информацвоняо'моделярующям модулем

Текстовая »(формация Учебная компьютерная модель

К р япсля яяф ормацяя

Эвемеиты у пр явлен! ивформ&цконно-мэдг. «программой или пирующим модулем

Рис. 2. Расположение элементов информационно-моделирующего модуля на

экране монитора.

Постоянное местоположение элементов ИММ на экране, разделение в пространстве элементов управления ИММ и программой позволяет учащемуся легко ориентироваться в управлении и содержании программы. Возможность отображения элементов ИММ на весь экран монитора и их скрытия расширяет возможности использования ИММ в процессе обучения, позволяя использовать информационно-моделирующие модули для фронтальной и индивидуальной работы учащихся.

Во второй главе представлены созданные нами компьютерные обучающие программы и рассмотрены варианты их применения в процессе обучения. В этих обучающих программах широко используются информационно-моделирующие модули для моделирования изучаемых объектов и явлений. В разработанном фрагменте "Механизм электрофильного присоединения" программы "Механизмы химических реакций" реализованы демонстрационные двухмерные и трехмерные модели ряда механизмов химических реакций электрофильного присоединения. Трехмерные модели являются интерактивными и реализованы в трех вариантах: каркасные, шаростержневые, объемные. В программе "Метод валентных связей: гибридизация атомных орбиталей" используются динамические демонстрационные

трехмерные модели строения ряда молекул в рамках метода валентных связей. В программе "Скорость химических реакций" реализована управляемая двухмерная динамическая модель реакции превращения озона в кислород при различных условиях, в разделе "Гомогенные и гетерогенные химические реакции" используются видеофрагменты химических опытов. В программе "Природа химической связи" реализована двухмерная демонстрационная модель образования молекулы водорода из атомов.1 Программа "Компьютерное титрование сильных кислот и оснований" реализует модель одноименной лабораторной работы, содержит практическое руководство по выполнению лабораторной работы, управляемую модель построения кривой титрования и может функционировать как в контролирующем режиме, так и в режиме тренажера. Программа "Химические опьггы со взрывами и без..." содержит 65 демонстрационных видеофрагментов химических опытов. Для каждого опыта в программе есть текстовое описание. В нем приведены сведения о необходимых реактивах и оборудовании (в ряде случаев с цветными фотографиями), технике подготовки и выполнения опыта, а также объяснения происходящих явлений. Вся эта информация становится доступной пользователю после прочтения правил безопасности, которые необходимо соблюдать при выполнении конкретного эксперимента и введения правильных ответов на три контрольных вопроса. Программа содержит методические рекомендации для учителей по использованию каждого видеоклипа. Приведены разработки фрагментов уроков по конкретным темам с компьютерными демонстрациями, которые содержат теоретические сведения, вопросы и задания для учащихся, в ряде случаев есть ссылки на дополнительную литературу.

В третьей главе "Результаты использования разработанных информационно-моделирующих модулей при изучении школьного курса химии" приведены результаты проведенного нами педагогического эксперимента и дана их интерпретация. Педагогический эксперимент проводился на основе применения разработанных компьютерных обучающих программ в два этапа: (1) поисковый эксперимент; (2) формирующий эксперимент. Поисковый эксперимент проводился в 1997-2000 гг., во время которого было исследовано влияние использования информационно-моделирующих модулей различного содержания в процессе обучения химии на время изучения материала, эмоциональное состояние и познавательный интерес учащихся. Формирующий эксперимент проводился в 20002001, 2001-2002 уч. годах. В поисковом эксперименте было задействовано ~ 250 учащихся, в формирующем - - 85.

Качественный анализ влияния информационно-моделирующих модулей на познавательный интерес и эмоциональное состояние учащихся в ходе поискового эксперимента показал, что эмоциональное состояние и интерес учащихся зависит от изучаемого материала и типа учебных компьютерных моделей, входящих в состав информационно-моделирующих модулей. При работе со всеми обучающими программами учащиеся указали на увеличение интереса к изучаемому материалу и улучшение эмоционального состояния. Наибольшее относительное изменение познавательного интереса и эмоционального состояния учащихся в

экспериментальной группе, по сравнению с контрольной, наблюдалось при использовании информационно-моделирующих модулей, содержащих интерактивные и управляемые модели. В то же время управляемая модель лабораторной работы, реализованная в программе "Компьютерное титрование сильных кислот и оснований", вызвала небольшое увеличение интереса в экспериментальной группе учащихся. Это объясняется небольшим количеством лабораторных работ в школьном курсе химии, выполнение которых вызывает у учащихся повышенный интерес. Поэтому можно рекомендовать использовать модели лабораторных работ для подготовки к ним или для выполнения "работы над ошибками" после их выполнения, если ошибки не относятся непосредственно к практическим навыкам работы с оборудованием и реактивами. »

Наблюдения, проводимые в ходе поискового эксперимента, показали, что время изучения материла при использовании информационно-моделирующих модулей, зависит от моделируемого объекта; типа и сложности учебных компьютерных моделей, входящих в состав информационно-моделирующего модуля; метода использования информационно-моделирующего модуля в процессе обучения. Для рационального использования урочного времени можно рекомендовать применять фронтальный вариант работы с информационно-моделирующими модулями при их использовании в демонстрационном режиме, а индивидуальную работу учащихся с ними перенести на внеурочное время. Это обусловлено тем, что при индивидуальной работе учащихся с информационно-моделирующими модулями в демонстрационном режиме, они, как правило, изучают их содержание несколько раз, останавливаются на заинтересовавших их моментах. Это, несомненно, позволяет учащимся получить дополнительную информацию об изучаемом объекте или процессе, осмыслить те моменты, на которые они до этого, может быть, не обращали внимания, повышает интерес к изучаемому материалу, но вместе с тем увеличивает время изучения материала.

При использовании информационно-моделирующих модулей, содержащих управляемые УКМ, время, затрачиваемое на работу с ними, зависит от моделируемого объекта и сложности УКМ и поэтому можно рекомендовать следующее: ,

• ограничить использование сложных моделей, т. к. время, затрачиваемое на освоение управления моделью, обычно пропорционально ее сложности;

• при моделировании процессов следует обратить внимание на то, чтобы суммарное время ожидания результата после задания параметров & функционирования модели было приемлемым. При определении предполагаемого суммарного времени работы с моделью необходимо учитывать возможное количество сеансов функционирования соответствующей модели.

В третьей главе также отражены результаты исследования усвоения учебного материла учащимися при использовании информационно-моделирующих модулей, содержащих графические модели. Было выявлено, что' трехмерные модели повышают интерес к изучаемому материалу, а эффективность усвоения учебного

материала зависит от содержания информационно-моделирующих модулей. Если информационно-моделирующие модули содержат двухмерные и трехмерные модели, не являющиеся аналогами структурных формул, схем реакций и процессов, то для эффективного усвоения учебного материла необходимо включение в их содержание элементов, которые используются для формального отображения изучаемых объектов и процессов.

Изучение вопроса о рациональном соотношении двухмерных и трехмерных динамических моделей в содержании информационно-моделирующих модулей показало, что учащиеся и учителя сходятся во мнении преимущественного использования двухмерных и трехмерных моделей при изучении нового материла на уроке. В то же время учащиеся (рис. 3) в большинстве случаев отдают предпочтение двухмерным УКМ, а учителя (рис. 4) - трехмерным. Такое несовпадение мнений можно объяснить сложностью для учащихся восприятия трехмерных моделей и желанием учителей более наглядно продемонстрировать изучаемые объекты и процессы. В то же время большая часть учащихся считает, что при объяснении нового материала учителем лучше использовать трехмерные модели, т. к. он может указать им на важные детали модели и ответить на вопросы учащихся. Учителя же считают, что объяснение нового материала лучше проводить с использованием двухмерных моделей, восприятие которых у учащихся вызывает меньше затруднений. На основе этих данных можно рекомендовать наряду с использованием трехмерных моделей для представления тех же явлений и объектов использовать и двухмерные?

при объяснении нового иатвриела учителем

при обобщении и при самостоятельном

повторении материала на изучении нового материала уроке

при самостоятельном повторении изученного материала

Рис. 3. Рациональные варианты применения двухмерных и трехмерных моделей

по оценке учащихся.

70,0%

при объяснении нового при обобщении и при самостоятельном лри самостоятельном

материала учителем повторении материала на изучении нового материала повторении изученного уроке материала

Рис. 4. Рациональные варианты применения двухмерных и трехмерных моделей

по оценке учителей.

Исследование влияния применения информационно-моделирующих модулей на качество знаний учащихся проводилось в ходе формирующего эксперимента в 11 классе при изучении химических свойств этиленовых углеводородов по программе JI. С. Гузея, Р. П. Суровцевой. Для этого использовался разработанный нами фрагмент "Механизм электрофильного присоединения" компьютерной обучающей программы "Механизмы химических реакций" для фронтальной демонстрации, при самостоятельном изучении материала, при проверке и самопроверке домашнего задания. В контрольной группе изучение материала проводилось без использования компьютерных обучающих программ. Результаты выполнения учащимися самостоятельной работы по изучаемой теме выявили большее значение коэффициента усвоения материала в экспериментальной группе (0,791) по сравнению с контрольной группой (0,681), что свидетельствует о лучшем качестве знаний учащихся экспериментальной группы. Результаты анкетирования показали, что в экспериментальной группе наблюдается улучшение эмоционального состояния учащихся на уроках химии и более высокий познавательный интерес (рис. 5, рис. 6).

56,5%

п_:

■ Контрольная группа о Экспериментальная группа

15,2%

9У& ■

отсутстьувт мод* воамкмт ЧвСТО южимвт постоянньй жтврк

Поэязвателышб интерес учащихся х химии

Рис. 5. Познавательный интерес к химии у учащихся после проведения формирующего эксперимента.

Настроение учащихся

Рис. 6. Настроение учащихся на уроках химии после проведения формирующего

эксперимента.

Эти данные позволяют сделать вывод о том, что использование компьютерных информационно-моделирующих модулей позволяет' улучшить качество знаний учащихся, повышает мотивацию учебной деятельности и способствует улучшению эмоционального состояния учащихся?^,

Выводы

Основные результаты работы сводятся к следующему: 1. Сформулировано понятие "информационно-моделирующий модуль", который

является совокупностью учебных компьютерных моделей и информационных блоков различного типа, объединенных на основе содержательного критерия.

2. Определены структура и интерфейс информационно-моделирующих модулей с учетом специфики учебного предмета химии.

3. Обосновано осуществление разработки и методики использования информационно-моделирующих модулей на основе идей Л. В. Занкова о применении средств наглядности в обучении.

4. Показано в ходе педагогического эксперимента, что у учащихся повышается качество знаний, мотивация учебной деятельности, улучшается эмоциональное состояние.

5. На основе экспериментальных данных и опыта использования информационно-моделирующих модулей сформулированы рекомендации для учителей по их применению в процессе изучения школьного курса химии.

6. Разработанные структура, интерфейс и рекомендации к функциональным возможностям информационно-моделирующих модулей могут использоваться разработчиками при создании современных электронных средств учебного назначения.

Сделанные выводы дают основание полагать, что поставленные задачи

исследования решены, гипотеза подтверждена.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах: I. Публикации.

1. Нифантьев Э. Е., Ахлебинин А. К., Лихачев В. Н. Компьютерные модели в обучении химии // Информатика и образование. - 2002. - №7. - С. 77-85. (1 пл., авторский вклад 45%)

2. Ахлебинин А. К., Лазыкина Л. Г., Лихачев В. Н, Нифантьев Э. Е. Демонстрационный эксперимент по химии на мультимедийном компьютере //Химия в школе. - 1999. - № 5. - С. 56-60. (0,6 п.л., авторский вклад 15%)

3. Ахлебиин А. К., Лазыкина Л. Г., Лихачев В. Н., Ларионова В. М„ Нифантьев Э. Е. Использование возможностей мультимедийного компьютера для показа демонстрационного химическою эксперимента П Компьютерные учебные > программы. - 2000. - № 2. - С. 34-39. (0,6 п.л., авторский вклад 10%)

II. Тезисы докладов.

4. Лихачев В. Н., Емельянов М. М., Ларионова В. М., Ахлебинин А. К. Компьютерное моделирование в обучении химии // Актуальные проблемы современного естествознания1 тезисы докладов 2-й Международной конференции 6-9 июня 2000 года, Калуга, Россия / Под. ред. К. Г. Никифорова. - Калуга: Изд-во КГПУ им. К. Э. Циолковского, 2000. - С. 280-281. (0,2 п.л., авторский вклад 60%)

5. Лихачев В. Н. Компьютерные модели в обучении химии // Высшее профессиональное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее. Сборник научных трудов по материалам международной конференции, посвященной 50-летию РГОТУПС. - М.: РГОТУПС, 2001.-С. 126. (0,1 пл., авторский вклад 100%)

6. Лихачев В. Н., Ахлебииин А. К., Ларионова В. М., Нифантьев Э. Е. Интерактивная обучающая программа «Скорость химических реакций» // Д. И. Менделеев и Сибирь: история и современность. Материалы Всероссийских Менделеевских чтений (15-17 ноября 1999 г.). - Тобольск: Изд-во Тобольского государственного педагогического института им. Д.И.Менделеева, 1999. - С. 119-120. (0,2 п.л., авторский вклад 60%)

7. Лихачев В. Н., Ахлебинин А. К., Нифантьев Э. Е. Компьютерное моделирование при изучении метода валентных связей в школьном курсе химии // Д. И. Менделеев и Сибирь: история и современность. Материалы Всероссийских Менделеевских чтений (15-17 ноября 1999 г.). - Тобольск: Изд-во Тобольского государственного педагогического института им. Д.И.Менделеева, 1999. - С. 120-121. (0,1 п.л., авторский вклад 60%)

Ш. Мультимедийные компакт-диски.

8. Ахлебинин А. К„ Ахлебинина А. А., Ахлебинина Т. В., Лихачев В. Н., Лазыкина Л. Г., Ларионов Е. А., Ларионова В. М., Нифантьев Э. Е. Химия со взрывами и без ... Мультимедийный компакт-диск для поддержки школьного курса химии. Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации. Сертификат ИНИНФО № 44. "ТВИК-ЛИРЕК", 2001 г. (527 Мбайт, авторский вклад 20%)

9. Ахлебинин А. К., Ахлебинина А. А., Гузей Л. С., Еремин В. В., Кракосевич А. С., Кракосевич Е. А., Кузьменко Н. Е., Лазыкина Л. Г., Ларионов Е. А., Ларионова В. М., Лихачев В. Н., Нифантьев Э. Е, Суровцева Р. П. Химия для всех - 2000. Мультимедийный компакт-диск с комплектом программ для поддержки школьного курса химии. Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации. Сертификат ИНИНФО № 44. "ТВИК-ЛИРЕК", 2000 г. (562 Мбайт, авторский вклад 5%)

10. Ахлебинин А. К., Ахлебинина А. А., Еремин В. В., Кракосевич А. С., Кракосевич Е. А., Кузьменко Н. Е., Лазыкина Л. Г., Ларионов Е. А., Ларионова В. М., Лихачев В. Н., Нифантьев Э. Е. Химия для всех • 2001. Курс химии для школьников и абитуриентов. Мультимедийный компакт-диск с комплектом программ для поддержки школьного курса химии. Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации. Сертификат ИНИНФО № 44. "ТВИК-ЛИРЕК", 2001 г. (639 Мбайт, авторский вклад 5%)

Подп. к печ. 10.02.2003 Объем 1.0 пл. Заказ № 53 Тир. 100 Типография Mill У

РНБ Русский фонд

2005-4 26513

¡i

Рос библиотеке. S

. л С Ле'Н"« ' \

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Лихачев, Владимир Николаевич, 2003 год

Введение.

Глава 1. Компьютерные модели и их использование в обучении химии.

1.1. Компьютерные модели в обучении.

1.2. Методические и психологические аспекты использования учебных компьютерных моделей.

1.3. Возможности применения традиционных и компьютерных моделей в обучении химии.

1.4. Классификация учебных компьютерных моделей, используемых в обучении химии, по моделируемому объекту.

1.5. Современные компьютерные модели для изучения химии.

Выводы по 1 главе.

Глава 2. Информационно-моделирующие модули в обучении химии.

2.1. Информационно-моделирующий модуль и его структура.

2.2. Композиция элементов информационно-моделирующих модулей.

2.3. Использование информационно-моделирующих модулей в обучении

2.4. Методика использования информационно-моделирующих модулей при изучении школьного курса химии.

2.4.1. Компьютерная обучающая программа «Природа химической связи»

2.4.2. Компьютерная обучающая программа «Метод валентных связей: гибридизация атомных орбиталей».

2.4.3. Компьютерная обучающая программа «Скорость химических реакций».

2.4.4. Компьютерная обучающая программа "Компьютерное титрование сильных кислот и оснований".

2.4.5. Компьютерная обучающая программа "Химические опыты со взрывами и без .".

2.4.6. Компьютерная обучающая программа "Механизмы химических реакций".

Выводы по 2 главе.

Глава 3. Результаты использования разработанных информационномоделирующих модулей при изучении школьного курса химии.

3.1. Влияние информационно-моделирующих модулей на мотивацию учебной деятельности и эмоциональное состояние учащихся.

3.2. Анализ времени изучения материала при использовании информационно-моделирующих модулей.

3.3. Содержание информационно-моделирующих модулей, имеющих в своем составе графические модели.

3.4. Изменение качества знаний, мотивации и эмоционального состояния учащихся в результате проведения формирующего эксперимента.

3.4.1. Методика проведения исследования.

3.4.2. Обработка экспериментальных данных.

Выводы по 3 главе.

Выводы.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Компьютерные модели в школьном курсе химии"

Актуальность исследования. Основными проблемами современной школы является необходимость повышения эффективности и качества образовательного процесса. Программными и нормативными документами для образовательной системы России стали Федеральный закон "Об образовании" [69], Национальная доктрина образования [39], Федеральная программа развития образования на 2000-2005 гг. [115], "Типовое положение об общеобразовательном учреждении" [70]. В каждом из этих документов четко обозначена проблема эффективности и качества образовательного процесса. Приоритетным направлением решения этой проблемы в настоящее время является формирование единой информационной образовательной среды на базе использования новых информационных технологий и, в частности, разработка современных электронных средств учебного назначения (ЭСУН), их интеграция с традиционными учебными средствами. Реализация этого направления осуществляется в рамках федеральной целевой программы "Развитие единой образовательной информационной среды на 2001-2005 годы" [150].

Одним из элементов электронных средств обучения являются учебные компьютерные модели (УКМ). Метод моделирования во многих естественных науках, в том числе и химической, в настоящее время является одним из ведущих в процессе познания объектов и процессов [63], и поэтому организация ЮНЕСКО подчеркивает важную роль использования компьютерных моделей в изучении естественнонаучных дисциплин [82]. Использование компьютерных моделей в процессе обучения позволяет познакомить учащихся с этим методом познания, усилить мотивацию учебной деятельности, расширить возможности реализации идей развивающего обучения и предъявления учебной информации.

В своем исследовании мы опирались на работы, рассматривающие вопросы теории развивающего обучения (Л. С. Выготский [19], П. Я. Гальперин [76], В. В. Давыдов [30], Д. Б. Эльконин [130], JL В. Занков [37; 38; 108]), общие подходы к применению компьютерных моделей, существующий опыт использования учебных компьютерных моделей в обучении химии и других естественнонаучных дисциплинах. В работах Р. Вильямса, К. Маклина [14, с. 156-165], С. Пейперта [74], Б. С. Гершунского [24], И.В.Роберт [87], Л.М.Фридмана [117; 118], Р. Ю. Шенона [126] рассмотрены основные возможности и особенности использования компьютерных моделей в процессе обучения, причем не только как средств наглядности, позволяющих формировать и развивать наглядно-образное и наглядно-действенное мышление, но и как средств реализации экспериментально-исследовательской деятельности, осуществлять индивидуализацию обучения. Многие из этих авторов подчеркивают, что в большинстве случаев функциональные возможности компьютерных моделей предоставляют более широкие возможности для их использования в процессе обучения, чем модели, реализованные другими средствами. Психологические вопросы использования и разработки компьютерных моделей рассмотрены в работах Ломова Б. Ф. [56], Формана Н. и Вильсона П. [116]. Требования к компьютерным моделям, используемым в процессе обучения, освещены в работах Машбиц Е. И. [58; 59] на психологическом уровне, в исследованиях И. В. Роберт [87], Б. С. Гершунского [24], Сергеевой Т. А. и Чернявской А. [97] - на дидактическом уровне, в работах Рыжова В.А., Теплицкого В. М., Корниенко А. В. [91], БоуменаУ. Д. [12] - на художественном уровне. Проблемы организации диалогового взаимодействия обучающих программ с пользователем, в том числе и моделирующих, отражены Ю. Н. Тихомировым [123], О. К. Тихомировым [113], Е. И. Машбицем [59]. В. Рубцов, А. Марголис, А. Пажитнов предложили варианты организации действий учащихся с управляемыми моделями [90]. В. В. Лаптев и А. А. Немцев предложили использовать для компьютерных моделей, применяемых в обучении, термин учебные компьютерные модели" (УКМ) и разработали классификацию УКМ по различным критериям [50]. В работах В. И. Сопина [106], Н. И. Пак [73], Т. А. Яковлевой [133] предложены общие подходы к проектированию и разработке УКМ. В исследованиях И. Е. Вострокнутова [18] и А.Старикова [109] рассмотрены критерии качества учебных компьютерных моделей.

В работах химиков-методистов И. JI. Дрижун [31], О.С.Зайцева [35; 96], Т. А. Сергеевой [96; 95; 94], J1. Л. Чунихиной [124] показаны возможности использования компьютерного моделирования при изучении школьного курса химии и выделены наиболее целесообразные с методической точки зрения области применения УКМ. В исследованиях Е. А. Алферовой, Е. Ю. Раткевич, Г. Н. Мансуровой [1], Н. П. Безруковой [8], Н. Д. Романовой, Н. А. Юнерман [88], Т. А. Сергеевой, О. С. Зайцева [96], А. Н. Лёвкина [51] и др. разработана методика использования компьютерных обучающих моделирующих программ при изучении отдельных тем школьного курса химии.

В настоящее время существует большое количество отечественных и зарубежных электронных средств учебного назначения (ЭСУН), используемых в обучении химии и содержащих в своем составе различные типы УКМ, но вместе с тем наблюдается ряд противоречий, сдерживающих использование учебных компьютерных моделей при изучении школьного курса химии:

• между потребностью практического применения учебных компьютерных моделей в обучении химии и недостаточно разработанной методикой использования химических учебных компьютерных моделей в составе различных типов программных средств обучающего назначения;

• между потребностью выявления специфики содержания, определения функциональных возможностей химических учебных компьютерных моделей и недостаточным вниманием, уделяемым изучению этих аспектов при построении химических учебных компьютерных моделей. Выявленные противоречия и определили проблему исследования, заключающуюся в определении методов построения и использования учебных компьютерных моделей в процессе изучения школьного курса химии.

В ходе работы на основании анализа учебно-методической литературы и компьютерных обучающих программ сформулировано понятие "информационно-моделирующий модуль". Необходимость введения этого понятия обусловлена тем, что учебные компьютерные модели используются в контексте содержания учебного материала, и поэтому их разработку и применение следует рассматривать неразрывно с этим содержанием. Информационно-моделирующим модулем предложено называть совокупность учебных компьютерных моделей и информационных блоков различного типа, объединенных на основе содержательного критерия.

Гипотеза исследования: возможность рационального использования информационно-моделирующих модулей при обучении химии определяется рядом взаимосвязанных факторов:

• содержанием изучаемого материала;

• моделируемым объектом;

• структурой, содержанием и функциональными возможностями информационно-моделирующих модулей;

• методами использования информационно-моделирующих модулей в процессе обучения.

Разработка информационно-моделирующих модулей с учетом этих взаимосвязанных компонентов позволит осуществить их рациональное использование в процессе изучения школьного курса химии.

Цель исследования состоит в разработке структуры, содержания, определении функциональных возможностей и методов рационального использования информационно-моделирующих модулей в процессе изучения школьного курса химии.

Предметом исследования являются информационно-моделирующие модули и методы их рационального использования при изучении школьного курса химии.

Для проверки гипотезы и достижения цели исследования были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проанализировать использование У КМ в обучении химии. Выявить достоинства и недостатки существующих электронных средств учебного назначения (ЭСУН).

2. Определить понятие "информационно-моделирующий модуль" и разработать его структуру.

Для решения поставленных задач использовался комплекс взаимопроверяющих и дополняющих друг друга методов исследования. Теоретические методы: изучение и анализ научной, методической, дидактической, психолого-педагогической литературы и нормативных документов по проблеме исследования; изучение специальной литературы по разработке компьютерных моделирующих программ; анализ современных электронных средств обучения. Экспериментальные методы: наблюдение учебного процесса в условиях применения информационно-моделирующих модулей (включенное, дискретное, фрагментарное); анализ личного опыта, беседа, анкетирование; метод семантического дифференциала; поисковый и формирующий педагогический эксперимент с последующей математической обработкой его результатов и их анализ.

Исследование проводилось поэтапно:

Создана и апробирована программа "Природа химической связи".

На втором этапе (1997 - 2000 гг.) разработаны и апробированы компьютерные обучающие программы:

• "Метод валентных связей: гибридизация атомных орбиталей";

• "Скорость химических реакций";

• "Компьютерное титрование сильных кислот и оснований";

• "Химические опыты со взрывами и без .".

Проведен поисковый эксперимент, в ходе которого проанализировано влияние разработанных компьютерных обучающих программ на мотивацию учебной деятельности и эмоциональное состояние учащихся, время изучения материала, качество знаний учащихся. На основе опыта применения компьютерных моделирующих программ предложены рекомендации к их содержанию и методам использования в учебном процессе.

На третьем этапе (2000 - 2002 гг.) разработан фрагмент компьютерной обучающей программы "Механизмы химических реакций" и проведен формирующий эксперимент с целью выявления влияния использования информационно-моделирующих модулей в процессе обучения химии на мотивацию учебной деятельности учащихся, их эмоциональное состояние и качество знаний, проведена обработка и анализ полученных результатов.

• Обоснована разработка и применение химических информационно-моделирующих модулей на основе идеи J1. В. Занкова о применении средств наглядности в обучении.

• Обобщены и систематизированы данные об использовании УКМ.

• Определено понятие "информационно-моделирующий модуль".

• Разработана структура информационно-моделирующего модуля.

• Предложено разработку и использование информационно-моделирующих модулей осуществлять на основе идей JI. В. Занкова об использовании наглядного материла в обучении.

Практическая значимость исследования:

1. Понятие "информационно-моделирующий модуль", применение которого позволяет рассматривать использование различных типов учебных компьютерных моделей с единых дидактических позиций.

2. Структура информационно-моделирующего модуля, позволяющая рационально организовать его содержание.

4. Методика использования информационно-моделирующих модулей в процессе обучения химии.

Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты исследования нашли отражение в выступлениях на конференции "Новые информационные технологии в бизнесе, образовании и третьем секторе" (Калуга, 1999 г.), на выставке-конференции "ИНФОКОМ - 2000" (Калуга, 2000 г.), на Московской городской конференции "Информационные технологии в преподавании химии" (Москва, 2000 г.), на II международной конференции "Актуальные проблемы современного естествознания"- ИНТЕРНАС 2000 (Калуга, 2000 г.), на Всероссийском семинаре по проблемам методики обучения химии (Москва, 2001 г.), на международной конференции, посвященной 50-летию РГОТУПС (2001 г.), на заседании кафедры органической химии (Москва, 1997-2000, 2002 гг.)

По материалам исследования опубликовано 7 печатных работ [5; 6; 52; 53; 54; 55; 67], издано 3 компакт-диска [2; 3; 4].

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, библиографии и приложения; иллюстрирована схемами, таблицами, диаграммами.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Сформулировано понятие "информационно-моделирующий модуль", который является совокупностью учебных компьютерных моделей и информационных блоков различного типа, объединенных на основе содержательного критерия.

2. Обосновано осуществление разработки и методики использования информационно-моделирующих модулей на основе идей Л. В. Занкова о применении средств наглядности в обучении.

3. Разработаны структура и интерфейс информационно-моделирующих модулей с учетом специфики учебного предмета химия.

Сделанные выводы дают основание полагать, что поставленные задачи исследования решены, гипотеза подтверждена.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Лихачев, Владимир Николаевич, Москва

1. Ахметов Н. А. Актуальные вопросы курса неорганической химии. М.: Просвещение, 1991. - 223 с.

2. Безрукова Н. П. и др. Использование компьютерных технологий при изучении химической связи // Химия в школе. 2001. - № 2. - С. 41-46.

3. Беленький JI. И. Молекулярные модели // Химическая энциклопедия. М.: Большая Российская энцикл., 1992. - Т. 3. - С. 227-229.

4. Божович JI. И. Проблемы развития мотивационной сферы ребенка: Изучение мотивации детей и подростков. М., 1972. - 265 с.

5. Борковский А. Б. Англо-русский словарь по программированию и информатике (с толкованиями). М.: Русский язык, 1990. - 335 с.

6. Боумен У. Д. Графическое представление информации / Пер. с англ. под ред. В. Ф. Венда. М.: Мир, 1971.-225 с.

7. Вагнер В. И. Видоизмененные модели электронных облаков//Химия в школе. 1983.-№ 1.-С. 56.

8. Вильяме Р., Маклин К. Компьютеры в школе / Пер. с англ. общ. ред. и вступ. ст. В. В. Рубцова. М.: Прогресс, 1998. - 336 с.

9. Власова Ю. Ю. Личностный аспект проблемы восприятия информации // Информатика и образование. 1998. - № 1. - С. 35-42.

10. Вивюрский В. Я. О применении математики при изготовлении шаростержневых моделей // Химия в школе. 1971. - № 3. - С. 32-34.

11. Вострокнутов И. Е. Почему устают глаза при работе на компьютере // Информатика и образование. 2002. - № 1. - С. 67-70.

12. Вострокнутов И. Е. Теория и технология оценки качества программных средств образовательного назначения: Автореф. дис. . д-ра пед. наук. -М., 2002. 37 с.

13. Выготский Л. С. Избранные психологические исследования. М.: Изд-во АПН РСФСР, 1956. - 452 с.

14. Габриэлян О. С, Лысова Г. Г. Химия. 11 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. М.: Дрофа, 2001. - 368 с.

15. Габриэлян О. С. Химия. 8 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. 5-е изд., испр. - М.: Дрофа, 2001. - 208 с.

16. Гапоненко И. М., Коломиец Г. В. Использование шаростержневых моделей при изучении циклопарафинов // Химия в школе. 1979. - № 4. - С. 59-60.

17. Гапоненко И. М. Модели для изучения глюкозы // Химия в школе. 1982. -№2. - С. 64-65.

18. Гершунский Б. С. Компьютеризация в сфере образования: Проблемы и перспективы. М.: Педагогика, 1987. - 264 с.

19. Гёлль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс / Пер. с франц. 2-е изд., испр. - М.: ДМК, 1999. - 144 с.

20. Готлиб М. Структура автоматизированных обучающих систем // Информатика и образование. 1987. - № 3. - С. 11-19.

21. Грабарь М. И., Краснянская К. А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях. Непараметрические методы. М.: Педагогика, 1977. - 136 с.

22. Григорьев Ю. М. Динамическая модель для изучения энергии реагирующих частиц // Химия в школе. 1983. - № 3. - С. 47-48.

23. Гузей Л. С., Суровцева Р. П., Лысова Г. Г. Химия 11 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2001. -240 с.

24. Давыдов В. В. Теория развивающего обучения. — М.: ИНТОР, 1996. -544 с.

25. Дрижун И. Л. Технические средства обучения в химии: Учеб. пособие для студентов пед. вузов. М.: Высш. шк., 1989. - 175 с.

26. Дроздов С. Н. Тетраэдрическая модель и ее использование // Химия в школе. 1982. - № 3. - С. 52-54.

27. Дыко Л. П. Основы композиции в фотографии. М.: Высшая школа, 1988. -173 с.

28. Дьякович С. В. Изготовление моделей молекул из пенопласта // Химия в школе. 1982. - № 4. - С. 68-69.

29. Зайцев О. С. Методика обучения химии: Теоретический и прикладной аспекты: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений.-М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. 384 с.

30. Зазнобина JI. С. Экранные пособия на уроках химии: Пособие для учителей. 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1981. - 176 с.

31. Занков JI. В. Избранные педагогические труды / АПН СССР. М.: Педагогика, 1990. - 418 с.

32. Занков Л. В. Наглядность и активизация учащихся в обучении. М.: Учпедгиз, 1960. - 311 с.

33. Из кризиса к достойной жизни. Национальная доктрина образования в Российской Федерации // Учит, газета. - 2000. - 17 окт.

34. Использование учебного оборудования на уроках химии: Пособие для учителей / А. А. Грабецкий, Л. С. Зазнобина, И. Я. Маурина, Т. С. Назарова. М.: Просвещение, 1979. - 141 с.

35. Калина О. Г., Павлова Л. С. Программа HYPERCHEM на уроках химии // Информатика и образование. 2001. - № 9. - С. 92-95.

36. Каталог учебных компьютерных программ для DOS и Windows. -№12(2'98). -М.: НПП "БИТпро", 1998. 54 с.

37. Кийранен К. Атомно-молекулярные модели // Химия в школе. 1991. -№ 5. - С. 55-56.

38. Коджаспирова Г. М., Петров К. В. Технические средства обучения и методика их использования: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.: Издательский центр "Академия", 2001. - 256 с.

39. Кожевников Д. Н. Кольцегранные модели электронных оболочек атомов и молекул // Химия в школе. 2000. - № 1. - С. 71-73.

40. Коломиец Г. В. Комбинированные и простые модели молекул из пустотелых шаров // Химия в школе. 1976. - № 1. - С. 67-69.

41. Колударов Ю. А. Изготовление модели радикала метила // Химия в школе. 1977.-№ 1.-С. 67.

42. Конюхов Н. И. Словарь-справочник практического психолога. Воронеж: Издательство НПО МО ДЕК, 1996. - 224 с.

43. Кречетников К. Г. Особенности проектирования интерфейса средств обучения // Информатика и образование. 2002. - №4. - С. 65-74.

44. Лаптев В., Немцев А. Учебные компьютерные модели // Информатика и образование. 1991. - № 4. - С. 70-73.

45. Лёвкин А. Н. Технология проектирования и применения компьютерных обучающих программ по химии для средней школы на основе имитационного моделирования. Автореф. дис. . канд. пед. наук: Санкт-Петербург, 2002. - 26 с.

46. Ломов Б. Ф. Научно-технический прогресс и средства умственного развития // Психологический журнал.-1985.- Т. 6, № 6. С. 8-28

47. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии: Справ.изд. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1989. - 448 с.

48. Машбиц Е. И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика, 1988. - 192 с.

49. Машбиц Е. И., Андриевская В. В., Комиссарова Е. Ю. Диалог в обучающей системе / Под общ. ред. А. А. Стогния и др. Киев.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.- 182 с.

50. Микельсаар Р.-Х. Н., Брусков В. И., Полтев В. Н. Новые прецизионные атомно-молекулярные модели. Информационный материал. Пущино: АН СССР Научный центр биологических исследований, 1985. 38 с.

51. Минькович Т. В. Классификация моделей в литературе по информатике // Информатика и образование. 2001.- № 4 - С. 21-29.

52. Мовсудзаде Э. М., Аббасова Г. А., Захарочкина Т. Г. Химия в вопросах и ответах с использованием ЭВМ. М.: Высшая школа, 1991. - 190 с.

53. Моделирование как метод научного исследования. М.: Изд-во Моск. унта, 1965. - 248 с.

54. Морозов В. В. Изготовление разборных моделей молекул // Химия в школе. 1973.- № 4. - С. 71-72.

55. Назарова Т. С., Грабецкий А. А., Лаврова В. Н. Химический эксперимент в школе. М.: Просвещение, 1987. - 137 с.

56. Немцев А. А. Компьютерные модели и вычислительный эксперимент в школьном курсе физики: Автореф. дис. . канд. пед. наук. Санкт-Питербург, 1992.-17 с.

57. Нифантьев Э. Е., Ахлебинин А. К., Лихачев В. Н. Компьютерные модели в обучении химии // Информатика и образование. 2002. - №7. - С. 77-85.

58. Нифантьев Э. Е., Цветков Л. А. Химия 10-11: Орган, химия: Учеб. для 1011 кл. общеобразоват. учреждений. М.: Просвещение, 1996. - 192 с.

59. О внесении изменений и дополнений в закон Российской Федерации "Об образовании". М.: Новая школа, 1996. - 64 с.

60. Об утверждении Типового положения об общеобразовательном учреждении (приказ от 20. 04.01 № 1780) // Вестник образования. 2001. -№ 10. - С. 14-32.

61. Оценка качества подготовки выпускников основной школы по химии / Сост. С. В. Суматохина, А. А. Каверина. М.: Дрофа, 2001. - 128 с.

62. Пак М. С. Дидактический эксперимент. С.-Петербург: Образование, 1997.-22 с.

63. Пак Н. И. О технологии компьютерного моделирования в образовании // Педагогическая информатика. 1994. - № 1. - С. 47—53.

64. Пейперт С. Переворот в сознании: Дети, компьютеры и плодотворные идеи / Пер. с англ., под ред. А. В. Беляевой, В. В. Леонаса. М.: Педагогика, 1989.-224 с.

65. Плетнер Ю. В., Полосин В. С. Практикум по методике преподавания химии. Учеб. пособие для студентов хим. Специальностей пед. ин-тов. Изд. 4-е, перераб. М.: Просвещение, 1977.- 207 с.

66. Подольский А. И. Психологическая система П. Я. Гальперина // Вопросы психологии. 2002. - № 5. - С. 15-28.

67. Полосин В. С., Кляхина 3. П., Ширина Л. К. Самодельные динамические пособия по химии. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1973. - 103 с.

68. Полосин В. С. Особенности и классификация демонстраций по химии // Химия в школе. 1985. - № 5. - С. 48-50.

69. Посыпайко В. И., Козырева Н. А., Логачева Ю. П. Химические методы анализа. М.:Высш. шк., 1989. - 448 с.

70. Применение ЭВМ в химико-аналитических расчетах: Учебное пособие для студентов хим.-технол. спец. вузов / В. П. Васильев, В. А. Бородин, Е. В. Козловский. М.: Высш. шк., 1993. - 112 с.

71. Программы для общеобразовательных учреждений: Химия. 8-11 кл. / Сост. Н. И. Габрусева, С. В. Суматохин. 2-е изд., доп. - М.: Дрофа, 2001. -228 с.

72. Проект Федерального компонента Государственного образовательного стандарта начального общего, основного общего и среднего (полного) образования. Образовательная область "Информатика" // Информатика и образование. 1997. - № 1. - С. 3-10.

73. Пуронас Б. П. Использование моделей в курсе органической химии // Химия в школе. 1972. - № 2. - С. 75-78.

74. Пчелин М. А., Тельная Ю. В. Химия, биология и мультимедиа // Мир ПК. 1998.-№9.-С. 156-157.

75. Пчелин М. А. Химический всеобуч на компьютере // Мир ПК. 2000. -№6. -С. 134-135.

76. Ребеко Т. А. Динамика творческой мотивации // Психологический журнал.- 1987.- Т. 8, № 1.- С. 136-139.

77. Роберт И. В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы, перспективы использования. М.: «Школа-Пресс», 1994. - 205 с.

78. Романова Н. Д., Юнерман Н. А. Использование ЭВМ при изучении химических производств // Химия в школе. 1989. - № 2. - С. 51-59.

79. Ротмистров Н. Ю. Мультимедиа в образовании // Информатика и образование. 1994. - № 4. - С. 89-96.

80. Рубцов В., Марголис А., Пажитнов А. Компьютер как средство учебного моделирования // Информатика и образование. 1987. - № 5. - С. 8-13.

81. Рыжов В. А., Теплицкий В. М., Корниенко А. В. Композиция изображений и принципы предъявления знаний в компьютерных информационных системах. Методические рекомендации. М.: ИНИНФО, 1995. - 93 с.

82. Саймон Г., Чинг Ц. Распознавание, мышление и обучение как информационные процессы // Психологический журнал. 1988. - Т. 9, № 2.- С. 33-46.

83. Сатбалдина С. Т., Лидин Р. А. Химия: Неоран. химия: Учеб. для 8-9 кл. общеобразоват. учреждений. 2-е изд., испр. - М.: Просвещение, 1998. -335 с.

84. Сергеева Т. А. Об использовании персональных компьютеров в обучении химии // Химия в школе. 1985. - № 5. - С. 64-67.

85. Сергеева Т. А. Об обучающих программах для ЭВМ // Химия в школе. -1986. -№ 6. -С. 45-48.

86. Сергеева Т. А., Зайцев О. С. Моделирование с помощью компьютеров при обучении химии // Химия в школе. 1987.- № 2. С. 45-48.

87. Сергеева Т., Чернявская А. Дидактические требования к компьютерным обучающим программам // Информатика и образование. 1988. - №1. -С. 48-51.

88. Скок Г. Б. Как проанализировать собственную педагогическую деятельность: Учеб. пособие для преподавателей / Отв. ред. Ю. А. Кудрявцев. М.: Российское педагогическое агенство, 1998. - 102 с.

89. Словарь-справочник по психологической диагностике / J1. Ф. Бурлачук, С. М. Морозов, отв. ред. С. Б. Крыский Киев: Наук, думка, 1989. - 200 с.

90. Смирнов Ф. Д., Щукин В. П. Изготовление разборных масштабных моделей из гипса // Химия в школе. 1974. - № 3. - С. 69-70.

91. Смирнов Ф. Д. Изготовление комбинированных моделей молекул // Химия в школе. 1973. - № 5. - С. 84-85.

92. Смирнов Ф. Д. Модели из органического стекла // Химия в школе. 1975. -№ 1.-С. 64-65.

93. Смирнова Ж. И. Изготовление шароетержневых моделей // Химия в школе. 1984. -№ 1.-С.61.

94. Соломон Д. М., Степанов Е. Ю. Дидактический материал к магнитной доске // Химия в школе. 1982. - № 1. - С. 65.

95. Сологуб А. И. Изготовление и применение магнитных моделей // Химия в школе. 1985. - № 3. - С. 55-56.

96. Сопин В. И. Дидактическая система проектирования и комплексного применения средств обучения в профессиональных училищах и лицеях: Автореф. дис. д-ра пед. наук. СПб., 2000. - 44 с.

97. Составление контролирующих и обучающих программ по аналитической химии / Под. ред. И. П. Алимарина. М: Изд-во Моск. ун-та, 1989. - 187 с.

98. Сочетание слова учителя и средств наглядности в обучении: Дидактические исследования / Под ред. J1. В. Занкова.-М.: Изд-во АПН РСФСР, 1958.-362 с.

99. Стариков А. Математическое моделирование электродинамических процессов // Компьютер в школе. 1999. - № 10. - С. 15-18.

100. Степин Б. Д., Цветков А. А. Неорганическая химия.: Учеб. для хим. и химико-технол. спец. вузов. М.: Высш. Шк., 1994. - 608 с.

101. Титова И. М. Развитие мотивации изучения химии // Химия в школе. -1999.-№ 1.-С. 10-16.

102. Тихомиров О. К. Информационный век и теория J1. С. Выготского // Психологический журнал. 1993 - Т. 14, № 1. - С. 114-119.

103. Тихомиров O.K., Бабанин Л.Н. ЭВМ и новые проблемы психологии. Учеб. пособие для слушателей ФПК/МГУ им. М. В. Ломоносова, фак. повышения квалификации преподавателей вузов, фак. психологии. М.: Изд-во МГУ, 1986 - 203 с.

104. Трактуева С. А. Компьютеры в школе программное обеспечение и методическая поддержка // Информатика и образование. 1998. - № 4. -С. 3-12.

105. Федеральная программа развития образования // Официальные документы в образовании. 2000. - № 8. - С. 5-75.

106. Форман Н., Вильсон П. Использование виртуальной реальности в психологических исследованиях // Психологический журнал. 1996. - Т. 17, № 2. - С. 64-79.

107. Фридман JI. М. Наглядность и моделирование в обучении. М.: Знание, 1984.-80 с.

108. Фридман Л. М., Волков К. Н. Психологическая наука учителю. -М.: Просвещение, 1985. - 224 с.

109. Фридман Л. М., Кулагина И. Ю. Психологический справочник учителя. -Второе издание, доп. и перераб. М.: Совершенство, 1998. - 432 с.

110. Химия. Типовые программы для школ (классов) с углубленным изучением химии. М.: Просвещение, 1987. - 48 с.

111. Хомченко Г. П. Химия для подготовительных отделений. М.: Высшая школа, 1989.-368 с.

112. Цветков Л. А. Органическая химия: Учеб. для учащихся 10-11 кл. общеобразоват. учеб. заведений. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. - 272 с.

113. Человек и ЭВМ (психологические проблемы автоматизации управления) / Под ред. Ю. Н. Тихомирова. М.: Экономика, 1973. - 183 с.

114. Чунихина Л. Л. О применении компьютерных программ по химии // Химия в школе. 1989. - № 2. - С. 46-50.

115. Шевелев И. Ш., Марутаев М. А., Шмелев И. П. Золотое ce4eHHe=Section divine: Три взгляда на природу гармонии. М.: Стройиздат, 1990. - 342 с.

116. Шенон Р. Ю. Имитационное моделирование систем искусство и наука / Пер. с англ. под ред. Е. К. Масловского. - М.: Мир, 1978. - 418 с.

117. Ширина Л. К. Демонстрационные модели для изучения электронных структур атомов // Химия в школе. 1970. - № 1. - С. 77.

118. Штофф В. А. Моделирование и философия. М.: Наука, 1966. - 301 с.

119. Щербаков Б. А. Изготовление модели атома углерода // Химия в школе. 1978. -№ 1.-С. 70-71.

120. Эльконин Д. Б. Избранные психологические труды. М.: Педагогика, 1989.-560 с.

121. Эндре Агни. Модели нового типа // Химия в школе. 1972. - № 1. - С. 6263.

122. ЭВМ помогает химии / Под ред. Г. Вернена, М. Шанона. Л.: Химия. Ленигр. отд-ние, 1990. - 382 с.

123. Яковлева Т. А. Технология компьютерного моделирования // Информатика и образование. 1997.- №5. - С. 39-43.

124. Alexandre A. Varnek, Bernard Dietrich, Georges Wipff, Jean-Marie Lehn. Supramolecular Chemistry: Computer-Assisted Instruction in Undergraduate and Graduate Chemistry Courses // Journal of Chemical Education. 2000. - 77, N 2. - P. 222

125. Barry S. Nicholls. Post-laboratory support using dedicated courseware // University chemistry education. 1998. - 2, N 1. - P. 10-15.

126. Burke K. A., Thomas J. Greenbowe, Mark A. Windschitl. Developing and Using Conceptual Computer Animations for Chemistry Instruction // Journal of Chemical Education.- 1998.- 75, N 12. P. 1658

127. Doug Clow. Teaching, Learning, and Computing // University chemistry education. 1998. - 2, N 1. - P. 21-28.

128. Katharine L. Reid and Richard J. Wheatley. Using Computer Assisted Learning to Teach Molecular Reaction Dynamics // Journal of Chemical Education.2000. 77, N 3. - P. 407

129. Leslie A. Hull. Which Nitrogen? Combining Computer Modeling with Laboratory Work in Organic Chemistry // Journal of Chemical Education.2001. 78, N3.-P. 420

130. Michael J. Sanger and Steven M. Badger II. Using Computer-Based Visualization Strategies to Improve Students Understanding of Molecular

131. Polarity and Miscibility // Journal of Chemical Education. 2001. - 78, N 10. -P. 1412.

132. Papadopoulos N. and Limniou M. A Computer-Controlled Bipolar Pulse Conductivity Apparatus // Journal of Chemical Education. 2001. - 78, N 2. - P. 245.

133. Robert M. Hanson. Mechanism-Based Kinetics Simulator // Journal of Chemical Education. 2002. - 79, N 11. - P. 1379.