Вариативность ученического эксперимента по требованиям ФГОС через инновационные технологии внеурочной деятельности

Автор: Рахимова Алина Айратовна

Организация: МБОУ «Многопрофильная полилингвальная гимназия №180»

Населенный пункт: Республика Татарстан, г.Казань

В рамках требований Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) демонстрационные эксперименты должны быть разнообразными и адаптированными под индивидуальные потребности и интересы обучающихся. Внедрение инновационных технологий во внеурочную деятельность открывает новые возможности для организации экспериментальной работы и делает её более эффективной. ФГОС подчёркивают важность вариативности и индивидуализации обучения, что особенно актуально для предметов естественно-научного цикла, таких как химия.

Инновационные технологии позволяют создавать разнообразные и адаптивные экспериментальные задания, которые соответствуют индивидуальным потребностям и интересам обучающихся. Это не только способствует лучшему усвоению материала, но и развивает критическое мышление, творческие способности и навыки работы обучающихся с современными технологиями.

Вариативность демонстрационного эксперимента по требованиям ФГОС может быть достигнута через применение инновационных технологий во внеурочной деятельности. Это, в свою очередь, тесно связано с моей методической темой использования активных методов обучения в преподавании химии. Внеурочная деятельность предоставляет дополнительные возможности для применения активных методов. Обучающиеся могут самостоятельно проводить эксперименты, разрабатывать собственные проекты, что способствует развитию их творческого мышления и углублению знаний. Такой подход не только соответствует требованиям ФГОС, но и значительно повышает мотивацию обучающихся, так как они становятся активными участниками учебного процесса, а не пассивными слушателями.

Более подробно разберем несколько из вариантов проведения демонстрационного эксперимента через инновационные технологии.

1. Виртуальные цифровые лаборатории по химии (рис.1, рис.2) представляют собой комплекс оборудования и программного обеспечения, который позволяет проводить химические эксперименты с использованием цифровых технологий Они предоставляют возможность автоматизации сбора данных, визуализации результатов и анализа полученных данных.

 

Рис.1. Пример виртуальной цифровой лаборатории «Unreal chemist»

 

Рис.2. Пример виртуальной цифровой лаборатории «Virtual laboratories»

 

Внедрение виртуальных цифровых лабораторий во внеурочную деятельность по химии позволяет:

• проводить эксперименты, которые помогают глубже понять химические процессы и явления (например, исследование скорости химических реакций, изучение влияния различных факторов на равновесие реакций и т.д.);
• организовывать проектную и исследовательскую деятельность обучающихся, направленную на решение реальных проблем, таких как очистка воды, анализ качества воздуха и т.д.;
• вовлекать обучающихся в научно-практические конференции, конкурсы и олимпиады, где они могут представить результаты своих исследований;
• создавать условия для индивидуального и дифференцированного подхода к обучению, учитывая интересы и способности каждого ученика;
• развивать метапредметные навыки;
• повышать мотивацию обучающихся к изучению химии через использование современных технологий.

Примеры использования виртуальных цифровых лабораторий во внеурочной деятельности по химии:

- с помощью цифровых датчиков обучающиеся могут измерять pH различных растворов, анализировать полученные данные и делать выводы о кислотности или щёлочности растворов;

- используя цифровые лаборатории, обучающиеся могут проводить эксперименты по изучению скорости реакций, анализировать влияние различных факторов (температура, концентрация реагентов и т.д.) на скорость реакций;

- анализ качества воды: с помощью цифровых датчиков обучающиеся могут анализировать качество воды, измерять содержание различных веществ (например, нитратов, фосфатов и т. д.), делать выводы о загрязнении воды и предлагать пути решения проблемы.

Связь с методической темой:

Виртуальные цифровые лаборатории можно использовать при закреплении темы «Окислительно-восстановительные реакции» в 11 классе.

Краткое описание: учитель делит обучающихся на группы и выдает задания (к примеру, провести реакции между медью и нитратом серебра, разложения дихромата аммония, цинком и соляной кислотой и др.). Каждая группа получает доступ к программе цифровой лаборатории на своём компьютере. Ученики проводят эксперимент, наблюдая за реакциями в виртуальной среде. Задача обучающихся — составить уравнения реакций, указать окислитель и восстановитель, расставить коэффициенты методом электронного баланса, а также сделать выводы о механизмах окислительно-восстановительных реакций.

2. Робототехника и программирование могут быть успешно интегрированы в демонстрационные эксперименты по химии как часть внеурочной деятельности, соответствующей требованиям ФГОС.

Примеры использования:

1) С помощью робототехники и программирования можно создавать образовательные игры и симуляции, которые помогают обучающимся лучше понять химические процессы. Это делает обучение более интересным и увлекательным. Например, можно разработать игру, в которой обучающиеся должны управлять роботом для проведения химического эксперимента и достижения заданной цели, или создать симуляцию химической реакции, где они могут изменять параметры и наблюдать за результатами.

2) Организация проектной деятельности, связанной с робототехникой и программированием в контексте химии, способствует развитию навыков сотрудничества, коммуникации и критического мышления. Обучающиеся могут работать в группах над созданием роботов или программ для проведения химических экспериментов. Например, можно организовать групповой проект по созданию роботизированной системы (рис.3) для проведения титрования с автоматическим контролем pH или проект по разработке программы для анализа данных о скорости химической реакции.

3) Обучающиеся могут программировать датчики для измерения различных параметров, таких как температура, pH, концентрация веществ и т.д. Это позволяет им собирать данные в реальном времени и анализировать их, что способствует развитию навыков научного исследования. Например, можно подключить датчики к микроконтроллерам (например, Arduino) и программировать их для измерения температуры в ходе химической реакции или разработать программу для сбора данных о pH раствора в процессе титрования и их анализа.

Рис.3. Роботизированная система

 

Связь с методической темой:

Обучающиеся могут разработать и построить роботов, способных проводить простые химические анализы, например, определять pH раствора или измерять концентрацию определённых веществ. Это не только способствует углублению знаний по химии и робототехнике, но и повышает мотивацию обучающихся.

Работа над такими проектами развивает интерес к науке и технике, стимулирует творческое мышление и командную работу. Обучающиеся получают возможность применить теоретические знания на практике, что делает процесс обучения более увлекательным и эффективным. Кроме того, успешные проекты могут стать основой для участия в конкурсах и олимпиадах, что дополнительно мотивирует обучающихся стремиться к высоким результатам.

3. Виртуальная (VR) и дополненная (AR) реальности могут значительно обогатить демонстрационные эксперименты в рамках внеурочной деятельности по химии.

Примеры использования:

1) Программы, такие как Labster (рис.4.), предлагают интерактивные виртуальные лаборатории, где обучающиеся могут проводить химические эксперименты, изучать химические свойства и анализировать данные в безопасной среде.

2) Приложения, такие как Google AR Chemistry, позволяют накладывать трёхмерные модели молекул на реальные поверхности, что помогает лучше понять их структуру и свойства.

3) Игры, такие как «Elements: The Periodic Table Game», используют AR для создания интерактивных заданий и игр, связанных с химическими элементами и реакциями.

4) Использование VR-очков для организации виртуальных экскурсий на химические производства или в научные лаборатории, где обучающиеся могут увидеть химические процессы в жизни.

Рис.4. Программа «Labster»

 

Связь с методической темой:

Виртуальную и дополненную реальность можно использовать в качестве виртуальных экскурсий, например, при изучении темы «Производство серной кислоты».

Краткое описание: ученики смогут «посетить» завод, изучить технологические процессы и оборудование, используемые для производства серной кислоты. Использование VR или AR позволит обучающимся лучше понять процесс производства серной кислоты, а также развить интерес к химии и её практическому применению. Кроме того, виртуальная экскурсия может стимулировать обсуждение и анализ экологических и технологических аспектов производства, что способствует развитию критического мышления и экологической осведомлённости.

Общий вывод: в результате применения активных методов обучения и инновационных технологий в преподавании химии повышается качество образовательного процесса. Ученики становятся более мотивированными, проявляют интерес к предмету и глубже понимают его суть. Использование демонстрационных экспериментов, проектов и исследовательских работ во внеурочной деятельности позволяет адаптировать обучение под индивидуальные особенности каждого ученика, что способствует развитию его творческого мышления и практических навыков. Такой подход полностью соответствует требованиям ФГОС и открывает новые возможности для эффективного обучения химии.

 

Использованные источники:

1. Габбасова Л.З. Инновационные технологии в образовательном процессе / Л.З. Габбасова. — Текст : непосредственный // Инновационные педагогические технологии : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Казань, октябрь 2016 г.). — Казань : Бук, 2016. — С. 61-63. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/207/11108/ (дата обращения: 20.03.2025).
2. Кадиров Г.У. Инновационные процессы в образовании / Г.У. Кадиров, П.К. Бердибеков, З.А. Атамурадова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 1 (105). — С. 711-712. — URL: https://moluch.ru/archive/105/24721/ (дата обращения: 22.03.2025).
3. Шарипова Ш.С. Инновационные технологии в современном учебном процессе / Ш.С. Шарипова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 9 (195). — С. 185-188. — URL: https://moluch.ru/archive/195/48578/ (дата обращения: 23.03.2025).
4. Швец И.Н. Инновационные технологии во внеурочной деятельности / И.Н. Швец. — Текст : непосредственный // Инновационные педагогические технологии : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Казань, октябрь 2016 г.). — Казань : Бук, 2016. — С. 78-80. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/207/11062/ (дата обращения: 20.03.2025).
5. Щербакова Е.В. Инновационные процессы и тенденции в образовательном процессе / Е.В. Щербакова. — Текст : непосредственный // Актуальные вопросы современной педагогики : материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Уфа, ноябрь 2013 г.). — Т. 0. — Уфа : Лето, 2013. — С. 18-21. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/97/4379/ (дата обращения: 18.03.2025).

Опубликовано: 31.03.2025