MULTIMÉDIÁ VO VÝUČBE CHÉMIE
Mária Ganajová, Marcela Slivková, Karl HagenbuchnerÚVOD
| "Proto budiž zlatým pravidlem, aby všechno předváděno bylo všem smyslúm, kolika možno. Totiž věci viditelné zraku, slyšitelné slychu, vonné čichu, chutnatelné chuti a hmatatelné hmatu, a múže - li něco být vnímano najednou více smysly, budiž to předváděno více smyslúm." |
| Jan Amos Komenský (1592 - 1670) Didaktika velká |
Proces poznávania sa začína u žiakov vnímaním, čiže priamym pôsobením predmetu na zmyslové orgány. Takýmto predmetom je aj učebná pomôcka. Jej účinok je tým väčší, čím viac zmyslových orgánov sa zúčastňuje na jej vnímaní.
V súčasnosti je už aj náš každodenný život neodmysliteľne ovplyvnený médiami. S ich pôsobením sa stretávame takmer na každom kroku. V každom prípade sú pre nás médiá veľmi dôležité a praktické, čo spočíva predovšetkým v ich prínose nových informácií nám, spotrebiteľom. Nové informačné a komunikačné technológie priaznivo ovplyvňujú aj školstvo. Začleňujú sa do vyučovacieho procesu za účelom jeho skvalitnenia a zefektívnenia, pričom je treba podotknúť najmä tú skutočnosť, že médiá vyučovací proces dopĺňajú veľmi zaujímavo, čo radi uvítajú nielen učitelia, ale čo je najdôležitejšie, i žiaci.
Keďže častokrát je vyučovanie chémie, či už na základnej, alebo strednej škole príliš teoretické, môžu práve multimédiá vhodne doplniť ktorúkoľvek vyučovaciu hodinu chémie.
Multimédiá môžu teda nájsť veľké využitie aj vo vyučovacom procese, sú teda modernými učebnými pomôckami súčasnej doby. Obzvlášť efektívne je využitie multimédií pri témach, v ktorých sa v plnej miere uplatňujú dve dôležité vlastnosti chémie - trojdimenzialita a dynamickosť.
Prvýkrát sa pojem multimédiá spomína v šesťdesiatych rokoch v súvislosti s umením, kde sa pod multimediálnymi koncertmi chápali také koncerty, ktoré v sebe spájali prvky viacerých umeleckých žánrov - hudby, filmu, maliarstva a pódiovej inscenácie (1). Od konca osemdesiatych rokov sa pojem multimédiá používa viac v oblasti informačných a komunikačných technológií (IKT). V súčasnosti vďaka rýchlemu technologickému pokroku v oblasti vývoja pamäťových nosičov, grafických akcelerátov, procesorov, ďalších periférií, sieťových komponent, a tiež komprimačných algoritmov a príslušného softvéru, sa stali multimediálne a Internetové technológie najdynamickejšími technologickými oblasťami ovplyvňujúcimi každodenný život jedinca a spoločnosti (práca, obchod, reklama, vzdelávanie, kultúra, šport, zábava atď.). Aj keď obidva fenomény - multimédiá a Internet sa môžu využívať samostatne, realita ukazuje na ich vzájomný synergický efekt (multimédiá na Internete, multimediálny Internet).
Multimédiá a Internet umožňujú rozvoj informačnej spoločnosti, mení sa náš životný štýl, poskytujú prístup ľuďom k veľkému množstvu informácií, a to rôznymi spôsobmi. Aby sa tieto technológie využívali efektívne a v prospech človeka, musia sa čo najskôr integrovať do vzdelávania. Úlohou školy nie je uviesť multimédiá a Internet ako ďalšie tematické celky vo výučbe predmetu informatika, ale ich predstaviť a používať vo všetkých predmetoch a živote školy a jednotlivca vôbec - ako rozsiahle informačné zdroje, nové spôsoby vzdelávania, nové prostriedky na vzájomnú komunikáciu a nové vyjadrovacie prostriedky.
1 CHARAKTERISTIKA MULTIMEDIÁLNEJ VÝUČBY CHÉMIE
1.1 ZÁKLADNÉ POJMY (HYPERTEXT, MULTIMÉDIÁ, HYPERMÉDIÁ)
Ústrednými pojmami v oblasti multimediálnych technológií sú hypertext, hyper-médiá a multimédiá. Existuje niekoľko definícií, vymedzení, či opisov týchto pojmov, ktoré pochádzajú od viacerých autorov.
HYPERTEXT
SMITH definuje hypertext ako prístup spravovania informácií, kde dáta sú uložené do siete uzlov spojených linkami (2).
Podľa NIELSENA hypertextový systém je databázový systém, ktorý umožňuje celkom odlišnú a unikátnu metódu prístupu k informáciám. Pokiaľ tradičné databázy majú nejakú štruktúru, hypertextové databázy nemajú žiadnu pravidelnú štruktúru (3).
MORAVČÍKOVÁ uvádza nasledovné výhody používania hypertextov (4):
 úspora času - rýchly prístup k potrebným informáciám (cez index, kľúčové slová), |
| ľahšie objavovanie nových a dôležitých informácií - užívateľ sa hneď môže dozvedieť o pojmoch, ktoré s textom úzko súvisia, |
| možnosť limitácie domény poznatkov - medzi objektami (informáciami) možno zadefinovať vzťahy, |
| vytvorenie kolaborujúceho prostredia - používateľ môže pracovať na individuálnej textovej alebo grafickej informácii. |
MULTIMÉDIÁ
Pojem "multimédiá" sa stal v posledných rokoch bežným výrazom. Znamená používanie viac než jedného média pri prezentácii informácií, ako napr. používanie jednoduchých obrázkov v knihe alebo zložitých počítačových programov uchovávajúcich zvuk, videoklipy a text (5). Tieto aplikácie sú dnes v oblasti multimédií najpoužívanejšie. Svoje uplatnenie nachádzajú vo všetkých oblastiach, Internet nevynímajúc.
Prvé multimédiá boli vo svojom prístupe lineárne. Obsahovali prevažne iba text a obrazovka vyzerala podobne ako stránka knihy. Informácie boli zoradené v danom slede a užívateľ bol schopný prezerať buď nasledujúcu stránku, alebo stránku predchádzajúcu.
Ak je používateľovi umožnený aktívny vstup do komunikácie s aplikáciou, hovoríme o interaktívnych multimédiách. Interaktívne multimédiá teda umožňujú užívateľovi riadiť spôsob prezentácie informácií. Dobre navrhnutá multimediálna aplikácia obsahuje prepojenie medzi vzájomne súvisiacimi informáciami. Vo väčšine multimediálnych programov sú tieto väzby znázornené pomocou odlišne zafarbených slov. Užívateľ sa po stlačení na tzv. kľúčové slovo prenesie k požadovanej informácii. Takéto spojenie medzi príbuznými informáciami je užitočné vo výučbe, pretože umožňuje užívateľovi zvoliť si pri práci s programom svoj vlastný postup.
Podľa závislosti na čase môžeme parciálne médiá rozdeliť na :
| statické (časovo nezávislé) - texty, grafika, fotografie, |
| dynamické (s časom sa meniace) - zvuky, animácie, video. |
Multimediálne učebné systémy v chémii
Multimediálne učebné systémy v chémii utvárajú úplne nové odborné možnosti prístupu k určitým informáciám. Na komunikáciu s užívateľom využívajú text, videozáznamy na premietanie reálnych experimentov, animácie, ktoré modelovo zobrazujú určité procesy (ako napr. difúziu), zvuk, a to všetko je poprepájané interaktívnymi linkami, čo znamená, že takto zostavený a vytvorený multimediálny učebný systém umožňuje individuálne požiadavky kladené používateľom na príslušné reakcie. Zároveň pri interaktívnom styku s počítačom dochádza k dialógu medzi médiom a individuálnym recipientom. Nasadenie týchto komunikačných systémov pre výučbu a učenie vedie k novému didaktickému štruktúrovaniu učebného procesu. Multimediálne chemické aplikácie zahrňujú :
| prezentáciu laboratórnych experimentov v chemických triedach a laboratóriách, |
| využitie počítačov namiesto tabúľ, hlavne v organickej chémii a biochémii, |
| využitie kvalitných videokaziet počítačových animácií, ktoré demonštrujú vybrané chemické témy, |
| využitie multimediálnych prezentácii na podporu študentských príprav na vyučovanie, resp. na laboratórne pokusy. |
Prínosy využívania multimédií vo vzdelávaní pre žiaka
Pri samostatnej práci s multimediálnym nosičom, keď má žiak spracovať nejakú tému z nejakej oblasti, učí sa vyhľadávať relevantné informácie, robí si poznámky, kopíruje rôzne dáta, ktoré neskôr spracuje a napokon prezentuje pred ostatnými (6). Týmto sa rozvíjajú informačné spôsobilosti (žiak musí rozhodnúť, aké informácie potrebuje, vyhľadávať informácie, vyberať zdroj informácií, získavať informácie, hodnotiť informácie, zaznamenať informácie, prezentovať informácie, vedieť vyhodnotiť riešený problém), ktoré sú nevyhnutnou podmienkou pre jeho ďalšie učenie sa a pre jeho uplatnenie sa v živote. Vzhľadom na dôležitosť získania a prehlbovania uvedených spôsobilostí je na učiteľoch, aby umožnili žiakom realizovať spomínané úlohy za pomoci multimédií. Ďalšou výhodou multimédií je to, že umožňujú žiakovi vnímať informácie viacerými kanálmi, čo napomáha názornosti a viac zohľadňuje individuálne zvláštnosti pri prijímaní informácií rôznych foriem. Uvedené skutočnosti sú v súhlase s novými trendmi vo vyučovaní chémie - zoslabiť encyklopedistický a implementačný prístup a posilniť rozvoj metakognitívnej kompetencie žiakov, ich komplexnejšiu manipuláciu s údajmi, prehlbovať ich schopnosti kooperovať a komunikovať, rozvíjať ich schopnosti potrebné pre ich výskumnú prácu, rozvíjať ich vlastnú tvorivosť a osobnosť, naučiť ich rešpektovať intelektuálne vlastníctvo a autorstvo svojich produktov (7).
Doposiaľ bola spomenutá predstava implementácie multimédií ako nástroja na vyhľadávanie informácií. Avšak deťom nestačí poskytnúť nové technológie a čakať, že sa automaticky dostaví úspech, ale treba povzbudzovať a udržiavať ich pozitívne postoje k vedomostiam, snažiť sa, aby sa stali aj tvorcami, nielen konzumentmi vedomostí (8).
Následne sa teda vynára otázka, akým spôsobom je treba realizovať výučbu, aby dosiahla očakávané prínosy pre žiaka? Pre úspešnosť výučby, obzvlášť pri kladení dôrazu na samostatné objavovanie a samoštúdium, je nevyhnutná nielen odborná pripravenosť učiteľa, ale predovšetkým to, aby učiteľ mal všetko premyslené a dobre zorganizované, aby vedel odhadnúť mieru voľnosti a zodpovednosti detí, aby bol dobrým diagnostikom. Ďalším predpokladom pre úspešnú výučbu sú adekvátne podmienky hardwaru a softwaru (dostatočná disková kapacita, počítače spĺňajúce normu MPC 3, scanner, štandardizované vývojové prostriedky).
Pre študentov má výučba vedená takýmto spôsobom prínos vo viacerých oblastiach:
| komplexnejšia manipulácia s informáciami (pracujú s textom, obrázkami, zvukom), |
| rozvoj počítačovej gramotnosti, |
| zlepšenie vnímavosti a zapamätávania na jednej strane, na strane druhej hypermédiá poskytujú širokú škálu vyjadrovacích prostriedkov na prezentáciu svojich myšlienok a názorov, |
| rozvoj hodnotiaceho myslenia žiakov (napr. posudzovaním cudzích a vlastných aplikácií). |
HYPERMÉDIÁ
Hypermédiá sú súbory hypertextov, ktoré môžu obsahovať aj iné médiá, ako napr. grafiku, audio a video. Od multimédií sa odlišujú tým, že sú viac štruktúrované a navzájom poprepájané linkami, a tak užívateľ má okamžitú možnosť dostať sa k potrebným informáciám (9).
Odkazy v hypertextoch umožňujú prístup k rôznym informáciám a pôsobia ako navigátory. Užívateľ hypermediálneho dokumentu môže kliknúť na kotvu, a tak sa dostane k inému dokumentu, môže sa vrátiť k pôvodnému dokumentu alebo kliknúť na ďalšie kotvy, a tak sa dostať pomocou nich k množstvu informácií. Užívateľ sa tak sám aktívne rozhoduje, po akej ceste sa k daným informáciám dostane. Používanie hypermediálnych dokumentov má oproti štruktúre učebníc chémie viacero výhod:
| hypermédiá umožňujú prístup k informáciám - pomocou odkazov v hypermediálnych dokumentoch, |
| hypermédiá neposkytujú odkazy len v rámci jedného vedného odboru, ide o prepojenie celého vedného systému na rôznej úrovni obťažnosti, |
| dokážu poskytnúť poznatky z chémie v takej forme, ktorá je najbližšia skutočným predstavám, |
| umožňujú poskytovať chemické reakcie v trojrozmernej dimenzii s možnosťou rôznych operácií s nimi, |
| zobrazujú priestorovú štruktúru atómov a molekúl, hlavne z organickej chémie a biochémie; takáto forma výučby je pre študenta zaujímavejšia, názornejšia a pútavejšia z hľadiska možnosti pracovať so zlúčeninami, zasahovať do ich štruktúry. |
1.2 ZARADENIE MULTIMÉDIÍ DO VÝUČBY A VZDELÁVANIA CHÉMIE
Vďaka multimediálnym možnostiam počítačov výučba chémie nadobúda dnes úplne nové možnosti. V súčasnosti existuje pre výučbu chémie na svetovom trhu množstvo multimediálnych výučbových aplikácií CD - ROM, ktoré obsahovo pokrývajú takmer celý obsah výučby chémie na stredných a z veľkej časti i na vysokých školách.
Medzi multimediálne programy na CD - ROM nosičoch, ktoré sú známe v nemecky hovoriacich krajinách, patria programy F. Kappenberga, napr. ETC Educhem, Chemie Baukasten, Vulkane 1999, Merck EG - Sicherheitsdaten-blätter, ďalej programy Chemie und Biologie, CD Rompp Chemie Lexikon, Die Welt der Edelsteine und Juwelen, Rompp Lexikon Umwelt, Chemie, Statische Biochemie,Dynamische Biochemie, Geschichte Chemie, Power Chemie.
Vývojom multimediálnych titulov pre deti a mládež sa tiež už niekoľko rokov zaoberá spoločnosť Zebra systems, s.r.o., so sídlom v Ostrave, ktorá uviedla na trh tituly z edičného radu multimediálnych chemických výučbových aplikácií CD ROM pod názvom Zebra systems pro školy - Chemie I, Chemie II (10).
Kde a akým spôsobom je možné využiť CD ROM tituly vo výučbe chémie, ak navyše ich dominantným komunikačným jazykom je angličtina, resp. nemčina? Niet pochýb o ich využití na bilingválnych školách, pre ostatných študentov sú vhodné CD ROM tituly s výučbou cudzieho jazyka v tomto jazyku. Súčasný trend prenikania multimédií na svetový trh je taký, že existuje veľa anglických a nemeckých CD ROM titulov, ktorých bude ešte viac než našich a tiež fakt, že naše domácnosti sa vybavujú rýchlejšie multimediálnymi produktmi než školy, čo naznačuje využitie vzdelávacích, či skôr vzdelávaco - zábavných CD ROM-ov doma, ako doplnok k poznatkom, ktoré žiaci nadobudnú v škole (11). V súčasnosti je však už k dispozícii dostatočné množstvo aj slovenských, resp. českých programov, ktoré možno využívať na všetkých typoch škôl.
Multimédiá svojim použitím podporujú tradičné frontálne vyučovanie, ale umožňujú aj individuálnu prácu žiaka s počítačom. Frontálne práce zahrňujú napr. vykonávanie a kontrolu chemických výpočtov, simuláciu javov a procesov. Individuálna práca žiaka sa môže týkať napr. osvojovania si vybraného učiva, testovania dosiahnutých výsledkov. Pri využití multimédií vo vyučovaní sa žiaci neučia len chémiu, ale tiež spoznávajú možnosti využitia modernej výpočtovej techniky (12).
Z hľadiska štruktúry vyučovania možno multimédiá použiť vo všetkých fázach vyučovacieho procesu:
| fáza prípravy vyučovania (príprava príkladov a učebných textov), |
| fáza riadenia a kontroly vyučovacieho procesu, |
| fáza vlastného vyučovania (výklad látky, precvičovanie, riešenie problému) (13). |
1.2.1 Využitie multimédií v príprave učiteľa chémie na vyučovaciu hodinu
V tejto kapitole sa budem snažiť odpovedať na otázku, v akých oblastiach môže učiteľ chémie využiť možnosti, ktoré multimédiá svojim obsahom ponúkajú:
Získavanie, prezentácia a prenos informácií a poznatkovNajdôležitejšia, najúčinnejšia a najpotrebnejšia súčasť výučby chémie multimédiami je znázornenie dejov, chemických modelov, reakcií a ich mechanizmov, výrob a pod., a to buď popisnou formou pomocou rôznych schém, chemických rovníc, vzorcov, alebo pomocou atraktívnych počítačových animácií (14).
Multimediálnymi technológiami je možné sprostredkovať študentom dokonalý obraz výrob a dejov nedostupných jednak okom alebo finančne, ako napr. štruktúra atómov, molekúl a zlúčenín, výskyt a pohyb elektrónov, znázornenie atómových a molekulových orbitálov, zmeny skupenstiev látok, deje, pri ktorých sa používajú nedostupné chemikálie, reakcie prebiehajúce pri extrémnych teplotách, nebezpečné a výbušné reakcie, modelovanie štruktúr látok, simulácia chemických reakcií a dejov, ukážky chemických technológií a výrob (15).
Precvičovanie zvládnutých teoretických informáciíMultimediálne chemické systémy umožňujú jednak detailné sprístupnenie danej problematiky, konzultácie a opakovanie látky, jednak skúšanie a tlač rôznych testov. Učiteľ tak môže bezprostredne reagovať na študentove nevedomosti podrobným rozborom obtiažnej pasáže, či názornou praktickou demonštráciou. Študent si tak i sám môže zistiť nedostatky vo svojich nevedomostiach.
Precvičovanie praktických úloh a postupov pred vstupom do laboratóriaNiektoré multimediálne programy slúžia na simuláciu rôznych chemických dejov laboratórnych a výrobných postupov, farebných reakcií, ich animovanému prevedeniu, prostredníctvom ktorých sa môže študent oboznámiť s priebehom danej reakcie v závislosti na experimentálnych podmienkach, ako sú napr. výber správnych pomôcok, chemikálií, indikátora, činidla a pod. Takto vopred rozobraté učivo umožňuje jednak časovú úsporu pre prevedenie experimentu, a slúži aj ako výborný vstupný predpoklad pre úspešné praktické zvládnutie experimentu (16).
Precvičovanie chemických výpočtovMultimédiá je možné využiť tiež na výučbu a precvičovanie chemických výpočtov, t.j. algoritmov riešenia numerických úloh, pri ktorých môže počítač navrhnúť študentom postup riešenia alebo ponecháva študentom možnosť vlastnej cesty k vyriešeniu príkladu, čo vedie k rozvíjaniu tvorivého logického myslenia študentov (17).
1.2.2 Porovnanie tradičnej výučby chémie s výučbou uplatňujúcou multimediálne možnosti počítačov
Táto kapitola je zameraná na didaktický význam multimédií v porovnaní s bežnými vyučovacími prostriedkami. Porovnanie tradičnej výučby chémie s multimediálnou výučbou demonštrujem na konkrétnom príklade využitia multimediálneho nosiča Chemie II na vyučovacej hodine pri preberaní témy Elektrónový obal atómu v tematickom celku Zloženie a štruktúra atómu, PSP v 1. ročníku gymnázia.
V tradičnom učebnom procese vysvetlenie učiva o elektrónovom obale atómu prebieha tým spôsobom, že učiteľ na vyučovacej hodine vysvetľuje žiakom nasledujúce pojmy: elektrón, orbitál, kvantové čísla, elektrónová konfigurácia atómu, valenčné elektróny, pravidlá obsadzovania orbitálov elektrónmi, základný a excitovaný stav atómu. Jedným z čiastkových cieľov je vytvorenie predstáv o orbitáloch. Jednoznačne nie je ľahké vytvoriť u žiakov správnu predstavu o jednotlivých tvaroch orbitálov, pokiaľ má učiteľ k dispozícii z materiálnych pomôcok len učebnicu, fólie, resp. modely elektrónových orbitálov v základnom stave. Práve tu môže učiteľ chémie zaradiť do priebehu vyučovacej hodiny multimediálny program Chemie II, ktorý umožňuje priestorové zobrazenie orbitálov typu s, p, d, f, ako aj hybridných orbitálov sp, sp2, sp3, d2sp3.
Učivo o elektrónovom usporiadaní atómov je teoretické, využívajúce množstvo abstraktných pojmov, ktoré môžu mať na žiakov aj nežiaduci demotivačný účinok. Program Chemie II môže v tomto prípade pôsobiť motivujúco tým, že umožňuje okrem priestorového zobrazenia orbitálov aj ich rotáciu s možnosťou zastavenia animácie v ľubovoľnom okamihu. Učiteľ môže na statickom obraze upozorniť žiakov na to, čo je potrebné si všimnúť.
V závere možno teda konštatovať, že zaradenie programu Chemie II je efektívne nielen za účelom prehĺbenia predstavy o atómových orbitáloch, ale tiež môže byť veľkým motivačným činiteľom pre žiakov (18).
2 CHARAKTERISTIKA VYBRANÝCH MULTIMEDIÁLNYCH PROGRAMOV
2.1 PROGRAMY, KTORÉ SÚ SÚČASŤOU EDUKAČNÉHO BALÍČKA PROJEKTU "INFOVEK"
2.1.1 Program CHEMIE I
CD ROM Zebra systems pre školy - CHEMIE I je hypermediálny výučbový program, ktorého cieľom je doplnenie, rozšírenie a názornejšie sprístupnenie učiva všeobecnej a anorganickej chémie.
Program CHEMIE I je určený pre žiakov základných škôl a nižších ročníkov gymnázií. Uvedený program je typom interaktívneho multimediálneho programu, ktorý na komunikáciu s užívateľom využíva text, grafy, obrázky a zvuk. Všetko je poprepájané interaktívnymi linkami. Každý pojem je v texte vysvetlený, doplnený ilustráciou, resp. animovanou ukážkou. Hypertextové odkazy umožňujú užívateľovi zvoliť si vlastnú cestu poznania. Ku každej kapitole sú pripravené testovacie otázky s okamžitou spätnou väzbou a kvantitatívnym vyhodnotením úspešnosti.
Tematicky je učivo v programe rozdelené do 11 kapitol: Chemické vzorce a názvoslovie, Chemická reakcia, Chemické zmesi, Stavba chemických zlúčenín, Makroštruktúra chemických látok, Mikroštruktúra a chemická väzba, Rádioaktivita, Kyseliny, zásady a soli, Oxidácia, redukcia a elektrochémia, Chemická výroba anorganická, Periodická sústava prvkov.
 |  |
2.1.2 Program CHEMIE II
Program CHEMIE II je multimediálnym výučbovým programom určeným na sprístupnenie, rozšírenie a upevnenie poznatkov zo všeobecnej, anorganickej, organickej, analytickej chémie, z biochémie, chémie každodenného života a z chemickej výroby organickej.
Učivo je v programe rozdelené do nasledujúcich kapitol: Chémia a život, Organická chémia I a II, Bielkoviny a nukleové kyseliny, Analytická chémia, Chemická výroba organická, Chemická väzba, Periodická sústava prvkov, Chemické vzorce a názvoslovie, Testy.
Ukážka programu je na obr. 2
Obr.č.2: Ukážka kolobehu síry v programe Chemie II
2.1.3 Program AMONIAKOVÉ FONTÁNY
Program AMONIAKOVÉ FONTÁNY, ktorého autorom je Doc. RNDr. Miroslav Prokša, CSc., prináša zaujímavé textové aj obrazové informácie doplnené animáciami a videom ku príprave jednotlivých fontán: dymová fontána, modrá fontána, purpurová fontána, viacfarebná fontána 1 a 2, rozdelená fontána, antifontána, svietiaca fontána a biela fontána.
Obr.č.3: Ukážka obsahu programu Amoniakové fontány
2.1.4 Program CHEMISTRY GAME
Program CHEMISTRY GAME je didaktický multimediálny program určený pre sprístupnenie a prehĺbenie poznatkov z učiva všeobecnej, anorganickej a organickej chémie v rámci počítačom podporovanej výučby.
Základné poznatky sprístupňované v programe:
- Z učiva všeobecnej chémie: zloženie hmoty, periodický systém, chemická väzba, priebeh chemických reakcií, reakcie kyselín a zásad, redoxné reakcie.
- Z učiva anorganickej chémie: vodík, kyslík, vzduch, voda, vzácne plyny, halogény, síra, dusík, fosfor, uhlík, kremík, kovy.
- Z učiva organickej chémie: základné pojmy, uhľovodíky, fosílne suroviny, alkoholy, fenoly, karbonylové zlúčeniny, organické kyseliny a ich deriváty, tuky a oleje, uhľohydráty aminokyseliny, bielkoviny, mydlá a pracie prostriedky, umelé látky, farbivá.
Program Chemistry Game je programom, ktorý umožňuje svojim obsahom kvalitnejšie upevniť, prehĺbiť, zopakovať, rovnako ako aj preveriť, získané poznatky z učiva všeobecnej, anorganickej i organickej chémie. Program pracuje na báze hypertextu.
Každá hra začína výberom hneď v úvode jednej z tém, ktorej problematiku chceme analyzovať. V úvode je možnosť výberu akejkoľvek témy z oblasti všeobecnej, anorganickej a organickej chémie.
Obr.č.4: Ukážka sprístupnenia testových otázok v programe Chemistry Game
2.2 VYBRANÉ ZAHRANIČNÉ MULTIMEDIÁLNE PROGRAMY
2.2.1 Program STAVEBNICA CHÉMIE
Program STAVEBNICA CHÉMIE je multimediálnym didaktickým programom, ktorý umožňuje svojím obsahom kvalitnejšie prehĺbiť a upevniť poznatky z učiva anorganickej a fyzikálnej chémie. Pozostáva z viacerých podprogramov, ktorými sú rôzne zaujímavé "stavebnice" k jednotlivým častiam učiva anorganickej i fyzikálnej chémie. Jedná sa o program určený pre výučbu chémie podporovanú počítačom.
Tento program sprístupňuje základné poznatky:
| z učiva anorganickej chémie: periodická sústava prvkov, PSP - hra, pH, kovy molekuly, vlastnosti alkalických kovov |
| z oblasti fyzikálnej chémie: elektrická vodivosť. Aj napriek tomu, že program STAVEBNICA CHÉMIE je v nemeckom jazyku, je vhodné ho využiť: |
- jednak na samostatnú prácu žiakov pri osvojovaní, upevňovaní, prehlbovaní a precvičovaní učiva.
Program CHEMIE BAUKASTEN obsahuje 12 nasledujúcich častí :
1. Periodický systém prvkov (Periodensystem)
Kliknutím na ľubovoľný prvok PSP sa na obrazovke zobrazí okno s nasledujúcimi informáciami o zvolenom prvku: Názov a značka prvku, protónové číslo, atómová hmotnosť, elektrónová konfigurácia, teplota topenia a varu, meno objaviteľa, rok a miesto objavenia zvoleného prvku.
2. Periodický systém prvkov - hra (Periodensystem - Spiel)
Kliknutím na značku "Beginnen" získame pod prázdnou PSP viaceré značky prvkov, ktoré je potrebné usporiadať do PSP. Po umiestnení všetkých prvkov nastáva vyhodnotenie. Prvky na správnych miestach sú zobrazené červenou farbou.
3. Hodnoty pH (pH - Werte)
Po zadaní hodnoty pH a objemu v litroch prenesieme ľavú nádobu myšou do pravej, čím spoznávame zmenenú hodnotu pH na indikátorovom papieriku.
4. Kovy (Metalle)
Prenesením kúska kovu do nádoby môžeme pozorovať, či medzi zvoleným kovom a vodou, prípadne kyselinou, prebieha alebo neprebieha reakcia.
5. Pexeso (Memory)
Kliknutím na políčko "Neues Spiel" sa zobrazí možnosť výberu počtu kartičiek. Hru spustíme kliknutím na značku "Spiel beginnen". Získame sústavu kartičiek, z ktorých odkrývame vždy dve a takto zaraďujeme prvky do jednotlivých skupín (kovy, nekovy, halogény, vzácne plyny atď.).
6. Sfarbenie plameňa (Flammenfärbung)
Táto hra umožňuje prenesením alkalického kovu myšou do horiaceho plameňa zistiť farbu plameňa, ktorú daný kov spôsobuje.
7. Molekulová stavebnica (Molekulbaukasten)
Stavebnica obsahuje 4 základné molekuly: vodík, kyslík, uhlík a chlór. Zvolením si jednej z ponúkaných molekúl získame návod na zobrazenie zvolenej molekuly zo zadaných atómov.
8. Molekuly 3d (3D - Molekule)
Obsahom tejto stavebnice je 8 molekúl (vodíka, kyslíka, vody, CO, CO2 , metánu, metanolu a etánu). Po výbere ktorejkoľvek z nich získame jej štruktúru.
9. Elektrická vodivosť (Elektrische Leitfähigkeit)
V tejto hre máme k dispozícii elektrický obvod so žiarovkou a niekoľko rôznych materiálov ( železo, zlato, sklo, porcelán, destilovaná voda, slaná voda a kyselina). Prenesením zvoleného materiálu myšou do obvodu pozorujeme, či sa žiarovka rozsvieti alebo nie, na základe čoho môžeme posúdiť elektrickú vodivosť jednotlivých materiálov.
Súčasťou programu sú aj ďalšie tri časti :
Poradca
Informuje nás o postupe pri práci s jednotlivými časťami programu.
Kalkulačka (Taschenrechner)
Slúži ako pomocník k potrebným výpočtom.
Kreslenie grafov (Kurvenplotter)
Po zadaní funkcie a požadovanej farby znázornenia získame graf znázorňujúci nami zadanú funkciu.
Didaktická účinnosť tohto programu spočíva predovšetkým v tom, že užívateľ má možnosť hravou formou priamo na obrazovke samostatne zistiť jednotlivé údaje o prvkoch PSP, overiť si znalosť umiestnenia prvkov v PSP a ich triedenia do skupín, spoznať štruktúru zvolených molekúl vo veľmi peknom prevedení, zistiť, ktoré materiály vedú elektrický prúd a ako sfarbujú alkalické kovy plameň.
Obr.č.5:Ukážka znázornenia PSP
Obr.č.6:Ukážka základného panelu, z ktorého si užívateľ vyberá jednotlivé podprogramy
Obr.č.7:Ukážka z podprogramu Kovy (Metalle)
2.2.2 Program SVET DRAHOKAMOV A VZÁCNYCH KAMEŇOV
Program SVET DRAHOKAMOV A VZÁCNYCH KAMEŇOV je multimediálny didaktický program pre výučbu prírodopisu - mineralógie a chémie, podporovanú počítačom, určený na prehĺbenie a upevnenie učiva.
Z učiva prírodopisu - mineralógie program sprístupňuje: zobrazenie drahokamov, štruktúru drahokamov, popis drahokamov, ich výskyt a vlastnosti, históriu drahokamov. Program "Die Welt der Edelsteine und Juwelen" je multimediálny program, ktorý svojím obsahom umožňuje prístup k množstvu nových pojmov a poznatkov týkajúcich sa drahokamov, konkrétne ich vzhľadu, štruktúry, vlastností, histórie a výskytu.
Obsah programu je rozdelený do 3 častí.
Prvú časť programu tvoria 3 symboly v hornej ľavej časti obrazovky:
1. Všeobecné informácie (Allgemeine Informationen)
Kliknutím na prvý symbol sa dostávame ku všeobecným informáciám a vysvetlivkám týkajúcich sa programu.
2. Fakty (Fakten)
Po kliknutí na druhý symbol získavame tzv. fakty, ktorých obsahom sú: dejiny drahokamov, drahokamy pre zberateľov, náleziská drahokamov, pôvod minerálov, drahokamové štrky, niektoré známe drahokamy, národné zbierky drahokamov USA, drahokamy prislúchajúce mesiacu a dňu narodenia.
3. Identifikácia a popis (Identifizierung und Beschreibung)
Zvolením si tretieho symbolu je nám umožnené "listovať" v tzv. "sprievodcovi drahokamov", ktorého obsahom sú nasledujúce informácie o zvolenom drahokame:
| chemické zloženie; |
| fyzikálne a optické vlastnosti; |
| náleziská; |
| spracovanie, imitácie a syntetické kamene. |
Druhú časť programu tvoria 4 symboly v strede hornej časti obrazovky:
4. Film (Film)
Prvý symbol vystupuje pod názvom Film. V tejto sekcii nájdeme zvukový film k nami vybranému drahokamu s viac ako 200 zobrazeniami najkrajších zbierok sveta.
5. Podrobnosti o drahokamoch (Einzelheiten von Edelsteinen)
Pod druhým symbolom sa ukrýva hypertext s vybranými informáciami k zvolenej téme.
6. Tabuľka drahokamov (Edelsteintabelle)
Kliknutím na tretí symbol sa na obrazovke zobrazí prehľadná tabuľka, ktorá obsahuje o každom drahokame nasledujúce informácie: názov, vzhľad, skupina, chemické zloženie, kryštalografická sústava, tvrdosť, merná hmotnosť, lámavosť.
7. Pôvod drahokamov (Edelsteinvorkommen)
Štvrtý symbol umožňuje prístup ku informáciám o náleziskách jednotlivých drahokamov.
Tretia časť programu pozostáva zo 4 symbolov:
8. Výber (Auswahl)
Prvý symbol tretej časti umožňuje prístup k základným informáciám o drahokame, ktorý si môžeme vybrať z malej tabuľky, ktorá je k dispozícii.
9. Zapnutie/Vypnutie hudby (Musik Ein/Aus)
Voľba druhého symbolu tretej časti poskytuje príjemnú hudbu, ktorá nás môže sprevádzať pri práci s programom.
10. Zapnutie/Vypnutie hovorcu (Sprecher Ein/Aus)
Zaujímavým je tiež tzv. "hovorca", ktorého máme k dispozícii po zvolení tretieho symbolu.
11. Pomoc (Hilfe)
Neodmysliteľnou súčasťou programu je tzv. "pomoc", ktorá užívateľovi umožňuje zorientovať sa pri práci s programom a naučiť sa s ním pracovať.
Obr.č.8:Ukážka z podrobného popisu diamantu
3 MULTIMEDIÁLNA PREDNÁŠKA VO VÝUČBE CHÉMIE
3. 1 VŠEOBECNÁ CHARAKTERISTIKA MULTIMEDIÁLNEJ PREDNÁŠKY
Multimediálna (elektronická) prednáška je prednáškou sprístupnenou na stránkach Internetu s obsahom prvkov vystihujúcich a zvýrazňujúcich jej multimediálny charakter.
Môže sa skladať z niekoľkých samostatných častí, ktoré sú vhodne poprepájané hyperlinkami.
Podstatou prednášky je "základný text".
Základný text tvorí pasívna a interaktívna časť. Pasívna časť základného textu môže byť doplnená ďalšími informáciami, napr. biografiami spomenutých osobností (napr. pri téme "Atóm, jeho zloženie a štruktúra" sú to biografie slávnych chemikov zaoberajúcich sa objavom a vysvetlením štruktúry atómu), podrobnými výpočtami, obrázkami (napr. pri téme "Chemická väzba" obrázky vzniku a typov chemickej väzby), schémami (napr. chemických výrob) a pod. Okrem toho text obohacujú aj tzv. piktogramy (ikonky), ktoré slúžia na prehĺbenie informácie v texte (napr. na stránke kekule.science.upjs.sk sa nachádza v časti prednášky "Atóm, jeho zloženie a štruktúra" v téme "Rádioaktivita" piktogram odkazujúci na sprístupnenie ďalších poznatkov o rádioaktivite).
Ukážky niektorých piktogramov:
 - pod takýmto piktogramom sa môže nachádzať doplňujúca informácia. |
 - konkrétny príklad |
V interaktívnej časti sa môžu nachádzať aj otázky a úlohy k danej téme, ktoré majú preveriť, či študent dostatočne pochopil predkladanú látku, ďalej animácie (napr. animácia vzniku kovalentnej väzby), videoelementy (napr. Rutherfordov pokus), atď.
Glossar obsahuje vysvetlivky k neznámym pojmom, ktoré sa nachádzajú v základnom texte. Pojmy sa väčšinou zoraďujú abecedne.
Časť Chemické tabuľky je zoznam dôležitých konštánt a chemických jednotiek, ktoré súvisia so základným textom.
Feedback umožňuje kontakt študujúceho s autorom elektronickej prednášky. Zvyčajne sa tu uvádza e-mailová adresa autora, ale je možné uviesť aj domácu adresu príp. telefónne číslo autora elektronickej prednášky.
Obr.č.9:Schéma základných častí elektronickej prednášky
Uvedené poznatky boli aplikované pri sprístupnení elektronickej prednášky na tému "Atóm - jeho zloženie a štruktúra".
3. 2 CHEMICKÁ PREDNÁŠKA NA INTERNETE K TÉME "ATÓM - JEHO ZLOŽENIE A ŠTRUKTÚRA"
Tento dokument, ktorý je prístupný na adrese http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ ucebtext/atomzloz/index.htm je rozdelený na tieto časti:
1. Učebný text, v ktorom sú spracované alternatívne učebné texty "Atómové jadro" a "Elektrónový obal atómu";
2. Databáza testov k jednotlivým témam tohto tematického celku a didaktické a štatisticky vyhodnotené testy;
3. Výučbové programy k téme "Atóm - jeho zloženie a štruktúra" (táto časť obsahuje popisy k školským výučbovým programom pre chémiu k téme "Atóm - jeho zloženie a štruktúra").
Obr.č.10:Ukážka www-stránky, ktorá obsahuje učebný text k téme Elektrónový obal atómu
Tento učebný text je doplnený obrázkami, tabuľkami, piktogramami, dôležité pojmy sú odlíšené farebne, prípadne veľkosťou a typom písma. Ďalej sa tu nachádza časť obsahujúca definície k pojmom uvádzaným v učebnom texte (glossar), prehľadné tabuľky obsahujúce základné chemické konštanty ako napr. hmotnosť alebo elementárny náboj elektrónu a ktoré ďalej obsahujú napr. prehľad hodnôt kvantových čísel. Do učebného textu je zaradená aj databanka informácií o slávnych osobnostiach, ktoré sú spomínané v učebnom texte.
| · Atómové jadro |
|---|
| 1. Veľkosť atómu, jadra, hmotnosť častíc |
| 2. Zloženie atómového jadra a obalu |
| 3. Protónové, neutrónové a nukleónové číslo |
| 4. Elektroneutrálny stav atómu, iónu |
| 5. Pojmy izotop. Nuklid, a ich aplikácia |
| 6. Pojem rádioaktivita, druhy žiarenia |
| · Elektrónový obal atómu |
| 1. Korpuskulárny a vlnový charakter elektrónu, orbitál |
| 2. Pojem kvantového čísla a jeho aplikácia |
| 3. Vzťah orbitál - kvantové číslo - počet elektrónov |
| 4. Energia orbitálov |
| 5. Základný a exitovaný stav atómu |
| 6. Ionizačná energia |
| 7. Aplikácia pojmu ionizačná energia |
| 8. Aplikácia pravidiel pre zapĺňanie orbitálov elektrónmi |
Jednotlivé časti obsahujú znenia otázok, pričom na konci každej série príp. na konci testu je hyperlink na správne odpovede.
Obr.č.11:Ukážka WWW stránky s testovými otázkami k téme Atómové jadro
V časti "Výučbové programy" sa nachádza zoznam programov, ktoré podporujú výučbu témy "Atóm - jeho zloženie a štruktúra". Ide o programy Bohrov model atómu, Welt der Chemie (Svet chémie), SuperIon, Rádioaktívny rozpad atómu.
3.2. PRÍKLADY VÝUČBY S MULTIMEDIÁLNOU PREDNÁŠKOU NA INTERNETE
Multimediálnu prednášku k tejto téme využívajú mnohí učitelia chémie. Ako sa zdôverili, využívajú ju hlavne pri sprístupňovaní učiva o orbitáloch, rádioaktivite, ďalej využívajú otázky a úlohy na overovanie vedomostí žiakov k tejto téme a pod.
4 MODELOVÉ PRÍKLADY VYUŽITIA IKT PRI PREBERANÍ TEMATICKÉHO CELKU "CHÉMIA BEŽNÉHO ŽIVOTA" - TÉMA"CHÉMIA V KUCHYNI"
Tematický celok "Chémia bežného života" sa učí:
- na základnej škole v 9. ročníku,
- na 4 - ročnom gymnáziu v 3. ročníku,
- na 8 - ročnom gymnáziu v 7. ročníku.
Túto tému tvoria tematicky usporiadané kapitoly z oblasti chémie bežného života, chemického priemyslu a ochrany životného prostredia, ako napr. bytová chémia, kozmetická chémia, požívatiny a krmivá a pod. Možno však konštatovať, že učiteľom chémie základných a stredných škôl chýbajú ucelené materiály týkajúce sa tejto problematiky. A práve využitie informačných a komunikačných technológií im môže v tomto smere veľmi pomôcť. V nasledujúcej časti uvádzame príklady využitia IKT na konkrétnej téme "Chémia v kuchyni".
Postup získavania informácií k tejto téme
WWW stránky predstavujú bohatý informačný zdroj. Ponúkajú rôzne informácie k danej problematike z viacerých uhlov pohľadu. Tu sa učiteľ ako i žiak musí rozhodnúť, aké informácie potrebuje, zaznamenať ich (t.j. získať hotové texty a obrázky, napr. na prípravu a zhotovenie si profesionálnych fólií) a v konečnom dôsledku prezentovať.
Príklady www stránok, na ktorých možno nájsť informácie k téme Chémia v kuchyni:
| http://kekule.science.upjs.sk/chemia/expert/index.htm |
| - www stránka s chemickými pokusmi na tému "Chémia v kuchyni", ktoré sú rozčlenené do šiestich častí: |
| http://kekule.science.upjs.sk/chemia/aktual/projekt/index.htm |
| - www stránka, ktorá je výstupom projektu "Chemie und Umwelt" Akcie Rakúsko - Slovensko, sprístupňuje jednoduché chemické pokusy týkajúce sa chémie bežného života a environmentálneho vzdelávania v chémii. |
| http://www.infovek.sk/predmety/chemia/temuc/chbz/mirec/index.htm |
| - www stránka na tému "Chemické látky vo výžive" |
| http://server.gymsnv.sk/~vronc/chemia/pokusy/chokolo.htm |
| - jednoduché chemické pokusy chémie okolo nás, ktorých cieľom je prakticky priblížiť význam chémie v bežnom živote, napr. bielkoviny v potrave, cholesterol v potrave a pod. |
| http://www.br-online.de/bildung/databrd/cih1.htm/index.htm |
| - zaujímavé stránky zaoberajúce sa problematikou chémie bežného života. |
| http://www.uni-bayreuth.de/departments/ddchemie/ |
| - zaujímavé informácie pre učiteľov chémie, napr. projekty k témam pitná voda, káva z pohľadu chemikov, analýza vzduchu a pod. |
| http://www.theochem.uni-duisburg.de/DC/ |
| - zaujímavá stránka web servera Univerzity v Duisburgu venovaná vzdelávacím materiálom pre učiteľov chémie. K rozoberaným témam na tejto stránke sú pripojené obrázky na prípravu transparentov a niekoľko jednoduchých pokusov k téme, napr. téma ß-karotén, svetlo a farba a pod. Niektoré témy sú doplnené aj videosekvenciami. |
| http://www.uen.org/utahlink/lp_res/nutri375.html |
| - uvedená www stránka rakúskeho projektu "Education Highway" prináša zaujímavosti z chémie varenia a jedenia (domovská adresa: http://ch.eduhi.at/). |
| http://www.eun.org/eun.org2/eun/en/vs-Front_/search_splash_vs.cfm?id_area=53 |
| - www stránka projektu "Virtual School" (domovská adresa: http://eun.org/), ktorý spája učiteľov spoločenských vied, prírodných vied a pod. v snahe výmeny informácií o príslušnej výučbe. Jednou z jej častí je problematika chemického vzdelávania. Uvedená webstránka prináša zaujímavé zdroje pre učiteľov chémie. |
CD - médiá
CD - médiá predstavujú ďalší zdroj bohatý na informácie k tej ktorej téme. V tejto časti priblížime 2 CD - nosiče týkajúce sa problematiky Chémia v kuchyni:
CD-nosič "Chémia v kuchyni"
CD - je výstupom práce ŠVOČ.
Obsah je zamerané na problematiku "Chémia v kuchyni" sa skladá z 3 častí:
1. Chémia nás živí
2. Experimenty
3. Chémia potravín, ktoré sú spracované formou navzájom sa dopĺňajúcich webstránok
 |  | |
| Obr.č.12: Úvodná stránka CD-nosiča "Chémia v kuchyni" | Obr.č.13: Ukážka časti "Chémia nás živí" | |
 |  | |
| Obr.č.14: Ukážka časti "Experimenty" | Obr.č.15: Ukážka časti "Chémia potravín" |
CD-nosič "Chemische Experimente mit Supermarktprodukten"
CD - nosič ktorý pochádza z dielne Inštitútu analytickej chémie Technickej Univerzity v Clausthal (Rakúsko).
Obsah je zameraný na "Chemické experimenty s produktmi supermarketov" a skladá sa z 8 častí:
| 1. Cukor, škrob, múka, prášok do pečiva |
| 2. Zemiaky, zemiakové výrobky a ryža |
| 3. Ovocie, zelenina |
| 4. Mlieko a vajcia |
| 5. Sladkosti |
| 6. Káva, kakao a čaj |
| 7. Pracie, čistiace a umývacie prostriedky, mydlá |
| 8. Chemické experimenty pod mikroskopom |
 |  | |
| Obr.č.16: : Úvodná stránka CD-nosiča "Chemische Experimente mit Supermarktprodukten" | Obr.č.17: Ukážka hlavnej ponuky | |
 |  | |
| Obr.č.18: Ukážka časti "Cukor" | Obr.č.19: Ukážka experimentu k téme "Škrob a múka" |
Teleprojekty týkajúce sa problematiky "Chémia v kuchyni"
Teleprojekt "Látky okolo nás 2001"
Organizátor: Gymnázium Školská 7 Spišská Nová Ves
http://www.gymsnv.sk/~vaskova/lon2001.htm
Teleprojekt "Správna výživa a stravovacie návyky mládeže"
Organizátor: Gymnázium Školská 7, Spišská Nová Ves
http://www.gymsnv.sk/~svihrova/projekt.htm
Teleprojekt "Čo si navaríme, to si aj zjeme"
Organizátor: Stredná zdravotnícka škola Moyzesova 17, Košice
http://szske.homepages.sk/
Ďalšie vzdelávanie učiteľa
Aj v tejto oblasti, v oblasti celoživotného vzdelávania učiteľa, sú informačné a komunikačné technológie veľmi nápomocné. Prostredníctvom IKT môže učiteľ chémie využiť ponuku rôznych dištančných foriem vzdelávania v rámci zvyšovania a rozširovania svojej kvalifikácie. "Chémia v kuchyni", "Chémia v praxi" obsahuje mnohé námety pre vypracovanie práce k 1. a 2. kvalifikačnej skúške, k špecializačnému štúdiu a i.
ZÁVER
Študijný materiál "Multimédiá vo výučbe chémie" bol vypracovaný v rámci projektu "Neue Unterrichtsformen und Verfahren im Chemieunterricht" Rakúskeho inštitútu pre južnú a juhovýchodnú Európu.
Prezentuje nový pohľad na meniacu sa prácu učiteľa a žiaka pri vyučovaní a pri učení sa s nástupom informačných a komunikačných technológií do školy.
Snahou autorov bolo spracovať študijný materiál, ktorý bude dobrým a zrozumiteľným inšpirátorom a sprievodcom aplikácií nových informačných a komunikačných technológií do vyučovania a učenia sa chémie.
V závere chceme vyjadriť želanie. Aby boli sprístupnené informácie pre učiteľov chémie impulzom pre aktívne využívanie počítača vo výučbe chémie.