UČEBNÉ TEXTY

CHÉMIA

 

CHEMICKÉ ÚLOHY
UČEBNÉ TEXTY
INTERNET VO VÝUČBE CHÉMIE
LITERATÚRA NA INTERNETE
PUBLIKÁCIE
AKTUALITY
CHEMICKÉ EXPERIMENTY
CHEMICKÉ VÝUČBOVÉ PROGRAMY

UČEBNÉ OSNOVY CHÉMIE
ICHEM - DISKUSNÝ KLUB
ZAUJÍMAVÁ CHÉMIA
INFO O CHEMICKÝCH PODUJATIACH

Školský Informačný
Servis

 


ŠIS CHÉMIA

 

POČÍTAČ AKO MÉDIUM



 
 
 
 
Pojmy súvisiace s využívaním médií
Znaky počítačového média
Didaktické funkcie chemických vzdelávacích programov

 
 
 
 
 
 
 



 Späť  

1. Pojmy súvisiace s využívaním médií

 
 Informácia –  Informácie sú výpovede o reálnom svete a sú rozhodne viac ako čisté domnienky. Informácia je nehmotná a často sa porovnáva s počítačovým softvérom.  Pochádzajú od nejakého autora a sú potrebné k tomu, aby sme dosiahli cieľ. Spôsobujú reakciu u príjemcu podľa toho, ako ju klasifikuje: nová (príjemcom najčastejšie vnímaná ako "dôležitá"), známa (príjemcom najčastejšie vnímaná ako "nedôležitá"), správna alebo nesprávna.
Nosiče informácii - tu patria rôzne materiálne, fyzikálne formy, ktoré robia informáciu vecnou, uchopiteľnou, prenosnou a dlhodobo uchovateľnou. Forma je určená zvolenou technikou.
 K tomu, aby informácie z nosiča boli zrozumiteľné pre ľudské zmýšľanie, je zvyčajne potrebný  prístroj.
 Didaktický úmysel - je to metainformácia, teda informácia, ktorá už nadobúda prvý význam, keď je známa súvislosť, cieľ. Aj keď obsahová časť je rozhodujúca len pre školeného pozorovateľa, rozvíja  jasné pôsobenie pri dosahovaní učebných cieľov a je používaná používateľom média (učiteľom), ktorému je známy cieľ. Má podobné, rozsiahle a mnohorozmerné základy ako samotná veda didaktika.
           
 
 

    Späť

                                                                                   
2. Znaky počítačového média

 

Počítač nie je kvôli svojim univerzálnym možnostiam ľahko pochopiteľný. Najčastejšie sa charakterizuje ako prístroj, ktorého hardvér slúži:
 k vytvoreniu médií (učebnice, fólie, pracovné listy obohatené o obrázky, zvuky, animácie,...),
 k získavaniu informácií (z rôznych služieb Internetu, pracovných listov alebo učebníc na rôznych dátových nosičoch),
 k prezentovaniu informácií pomocou rôznych médií  (elektronické fólie, modely, Internet).

Informácie spracovávajú lokálne softvéry alebo ich poskytujú internetové služby. Hardvér a softvér tvoria neoddeliteľnú súčasť, pričom softvér určuje používanú formu.

 

Počítač však ako moderná didaktická pomôcka vo výučbe plní rad ďalších nasledovných funkcií:

  1.  Vykonávanie pracných výpočtov. Žiak aj učiteľ sú odbremenení od rutinných výpočtov - po zadaní vstupných údajov do počítača vykoná  počítač operácie podľa programu a veľmi  rýchlo poskytne výstupné hodnoty.
  2.  Prezentovanie učiva, modelovanie a simulácia. Učivo je podobne ako v učebnici zobrazené na monitore pomocou textu, pričom základné učivo predstavuje text na obrazovke a doplnkové informácie alebo vysvetlenia k základnému učivu môžu byť v podobe hypertextu. Počítač pomocou vhodného softvéru môže demonštrovať, modelovať také vlastnosti a deje, ktoré sú veľmi náročné na praktickú realizáciu alebo sú nerealizovateľné. Počítač môže simulovať deje, pri ktorých žiak mení parametre veličín a sleduje, čo sa deje po ich zmenení.
  3. Učenie sa riešením problémov. Žiaci môžu pomocou počítača experimentovať, rozhodovať sa a riešiť problémy, pričom výsledky svojich chýb alebo správnych krokov okamžite vidia.
  4.  Opakovanie učiva, vytváranie zručností a návykov. Najjednoduchšie opakovanie môže byť priraďovanie názvov a vlastností prvkom zobrazeným na obrazovke. Po vyriešení potrebného počtu príkladov počítač dovolí žiakovi pokračovať v učení. Pri opakovaní niektorej chyby napovie, kde robí chyby a ako ich má odstrániť.
  5. Kontrola vyučovacieho procesu a učenia sa. Kontrola sa môže vykonávať aplikáciou didaktických testov, ktoré žiaci riešia priamo v počítači. Počítač testy vyhodnotí, oklasifikuje a urobí analýzu. Učiteľ tak zistí, ktoré otázky robili žiakom najväčšie ťažkosti, ktoré otázky boli zle zadané a ďalšie informácie.
  6. Spätná väzba. V priebehu vyučovania učiteľ zadáva žiakom úlohy, na základe ktorých riadi ďalší postup.
  7. Komunikačná funkcia. Môže to byť komunikácia v rámci školskej siete, kde medzi sebou komunikujú žiaci, ale aj učitelia. Komunikácia prostredníctvom celosvetovej počítačovej siete spája učiteľov z rôznych miest, umožňuje zúčastňovať sa konferencií na rôznych miestach sveta bez cestovania.

 

Spôsob použitia počítača vo vyučovaní je určený aplikovaním rôznych metód, napr.:
Prípad 1: Učiteľ pracuje  pomocou počítačových modelov, obrázkov alebo fólií. Pozornosť žiakov sa sústreďuje na spoločný, frontálny bod.
Prípad 2: Žiaci jednej triedy sedia v skupinách, pričom každá skupina má k dispozícii počítač a pracuje na rovnakých úlohách individuálnym tempom (cvičný program, učebný program). V tejto situácii nemožno očakávať koncentrovanosť žiakov na učiteľov výklad.

            V prvom prípade, kde používame obrázok a fóliu, je počítač sám alternatívnym prístrojom v rámci obvyklých médií. V prípade modelov chýbajú typické kvality (hmatateľnosť) obvyklých materiálov, ale prichádzajú nové: špeciálne softvérové možnosti a spôsoby (napr. prekrývanie orbitálov, prepojenie atómových orbitálov na molekulové orbitály). Počítač predstavuje jeden z možných variantov.


V druhom prípade možno taktiež rozlišovať rozdielne prípady. Počítačom podporované experimenty predstavujú jeden variant obvyklých experimentov. Cvičné programy sú veľmi príbuzné s pracovnými listami, pričom počítač je prístroj na prezentáciu a preberá jednoduché učiteľské funkcie (spätná väzba). Pri učebných programoch sú dodatočné informácie veľmi obsiahle a rôznorodé, aby bolo vhodné využitie charakteristického stáleho média.

                
 
 



 Späť 
 

3. Didaktické funkcie chemických vzdelávacích programov

 

V súvislosti s využívaním počítača ako didaktického prostriedku sa využíva vhodný didaktický softvér, t. j. vhodné programové vybavenie. Existujúce pedagogické programové vybavenie pre výučbu chémie sa v prvých fázach počítačovej výučby rozdeľovalo na dve skupiny: programy pre počítačom podporovanú výučbu (PPV), čo je druh programového vyučovania, pri ktorom počítač v priebehu vyučovacieho procesu slúži na jeho podporu a programy pre počítačom riadenú výučbu (PRV), kde počítač sa chápe ako prostriedok riadenia vyučovacieho procesu.

Vzdelávacie programy možno teda rozdeliť nasledovne:

  1.  Elektronické knihy („e-book“) – ich obsah sa nelíši podstatne od obsahu obvyklých kníh na iných informačných nosičoch. Ich nevýhoda spočíva v tom, že ceny strojov sú vysoké, výhoda je tá, že u začínajúcich žiakov nie sú problémy s ich obsluhou - pri „listovaní“ (navigácii). Príklady: CD-ROM (CD Rompp Chemie Lexikon), elektronické varianty periodických sústav prvkov. Vo všetkých iných prípadoch je potrebné zdôrazniť,  že nástup počítačovej éry vo forme počítačom podporovanej výučby sa neuskutočňuje len pomocou  jednoduchých elektronických kníh.
  2.  Nástroje („tools“) - sú programy, ktoré uľahčujú používateľovi uskutočňovať  výpočty a pomáhajú vykonávať činnosti súvisiace s učením, s vyučovacím procesom súvisia len nepriamo. Príklady: MolGen počíta štruktúrne izoméry k daným sumárnym vzorcom, SPARTAN rôzne pohľady modelov na molekuly, WinOrbit orbitálne funkcie.
  3.  Cvičebné programy („learnware“, „drill-and-practice“) – umožňujú realizovať jednoduché spätné väzby typu “zle“ a “dobre“ a poskytujú sériu cvičení. Väčšinou sa obmedzujú vo  vyučovaní chémie na matematicky orientované úlohy. Ich miesto v rámci učebnej jednotky je v upevňovacej fáze. Príklady: vzorový tútor (tvorba racionálnych vzorcov), elektrochemické bunky (potenciálne výpočty galvanických článkov), Gibbsova energia (reakčná entalpia - vývoj podľa Gibbsa - Helmholtza).
  4. Učiteľské programy  („teachware“) -  umožňujú realizovať viaceré prvky vyučovania a plniť rôzne didaktické funkcie - jasne definované cieľové skupiny, použitie špecifických metód, učebné a upevňovacie fázy, cieľové učebné kontroly, cvičné úlohy.
  5.  Simulátory ( "simulators")- dovoľujú prácu zo systémom modelov v počítačových podmienkach cez  pravdepodobné správanie sa pravých systémov. V chémii sú programy tohto typu zriedkavé: niektoré prvky simulátorov sa nachádzajú v starších programoch, ako plynný katalyzátor, syntéza amoniaku. Pri tvorbe modelov je potrebné špecifikovať pravidlá tvoriace základ systému alebo simulácie procesov. Tieto pravidlá vedú k predstave modelu skúmanej tematiky.
  6. Tútory ("tutors") - sú  špecificky školské programy zabezpečujúce učenie aktívnym spôsobom.
               - Jednoduché tútory sú prísne vedené vyučovacie metódy zamerané na konkrétne učivo (biochémia z radu CyberMedia, MOLiS k téme izoméria) a doplnené o navigačnú pomoc, poskytovanie informácií a interaktívne prvky.
               - Adaptívne tútory a inteligentné tutoriálne systémy (ITS)  dovoľujú učiacemu sa subjektu  individuálne učebné cesty a zbierajú predbežné informácie o priebehu učebného procesu. V ohraničených podmienkach môžu nahradiť učiteľa vo vyučovacom procese.

Uvedené delenie vzdelávacích programov a s tým súvisiace termíny, ako cvičebné programy, tútori, počítačové chemické hry, modelovanie a simulácia apod., patrí dnes k zastaralým. V súčasnosti sa v zahraničnej literatúre často stretávame s nasledovnými typmi programov:
 
 Editory chemických vzorcov – umožňujú písať rôzne vzorce chemických zlúčenín. K týmto typom patria: ChemF, C-Design, Chem-Windov, Moldraw. K najnovším patrí UltraMol Office 98-Packet, ktorý umožňuje vytvoriť trojrozmernú predstavu nakreslených štruktúrnych vzorcov a z hrubého náčrtu počíta dĺžky väzieb a uhly. Vzorce chemických zlúčenín, ktoré sú vytvorené týmito programami možno vytlačiť, uložiť do textových súborov a ďalej s nimi pracovať.
 Editory štruktúr – umožňujú zobrazovať štruktúru danej molekuly najčastejšie prostredníctvom guličkových, kalotových či tyčinkových modelov a ďalej s vytvorenou štruktúrou interaktívne pracovať (otáčať, zmenšovať, substituovať vybrané atómy apod.). K týmto programom patria Molpic, Moplo-Dos, Rasmol, WinChem, Chem3D. K najznámejším patrí program HyperChem, ktorý po zadaní štruktúrneho vzorca zlúčeniny vytvorí štruktúru molekuly a umožní robiť výpočty týkajúce sa zostavenej molekuly, napr. výpočet potenciálovej energie molekuly, dipólového momentu, elektrostatického potenciálu.(*) K programom, ktoré animujú chemickú väzbu, patrí program ChemBond.
 Databanky – napr. program SpektraBook, ktorý  modeluje princípy rôznych typov spektier, ako aj príslušné spektrá pre rôzne typy zlúčenín.
Tools – užitočnými pomocníkmi z rady Tools sú napr. programy Chemtool, pomocou ktorého možno kresliť laboratórne aparatúry, či Etikett, určený na tvorbu nálepiek na prachovnice a reagenčné fľaše s chemikáliami.
Dobrý výučbový program musí spĺňať podobné metodické zásady, ktoré platia pre vyučovanie vedené učiteľom. Prechody medzi kategóriami sú plynulé, pokročilejšie verzie programov môžu vystupovať na komplexnejších základoch. Učiteľské programy sú úplne porovnateľné s učebnicami, hoci nosič informácií je iný (CD-ROM, pevný disk, servery v počítačovej sieti). Didaktický úmysel je podobný a je zameraný na ponuku uzavretého vyučovacieho spôsobu aplikovaného na konkrétne témy.
 

  Použitie vzdelávacích programov 
Pre použitie vzdelávacích programov budú platiť podobné zásady ako pri používaní učebníc. Dodatočne sa otvárajú nové možnosti, ktoré zvyšujú ich didaktickú cenu:
Hypertext  - uľahčuje listovanie a pohľad na pozadie. Neposkytuje odkazy len v rámci jedného vedného odboru, ale ide o prepojenie celého vedného systému na rôznej úrovni obtiažnosti. Učiaci sa subjekt však môže  pri voľnejšej disciplíne odbočiť od učebnej cesty. 
Navigácia je síce pohodlnejšia, ale vyžaduje určitú mieru zručnosti pri obsluhe počítača,(dvojitý klik myšou, posunutie, význam symbolov),
 Prístupné sú nové, efektívne vizuálne pomôcky (animácie, 3D-formy, video- sekvencie), ktoré sú viazané na pokročilejšie znalosti počítačových technológií (kontextové ponuky, zmena nastavení, ...), umožňujú poskytovať chemické reakcie v trojrozmernej dimenzii s možnosťou rôzných operácií s nimi, zobrazujú priestorovú štruktúru atómov a molekúl, hlavne z organickej chémie. Takáto forma výučby je pre žiaka zaujímavejšia, názornejšia a pútavejšia z hľadiska možnosti pracovať so zlúčeninami, zasahovať do štruktúry.  

 Dobré učebné programy umožňujú žiacku prácu so všetkými výhodami individualizácie učebného procesu. Zatiaľ čo v učebniciach je obsah technicky obmedzený, CD-ROM umožňuje integrovať obrázky a texty a ďalšie druhy informácií. Môžu obsahovať viac cvičení, popísať cesty riešenia, k tomu pribaliť dodatočné informácie a realizovať pomocné voľby pre alternatívne obsahy.

Vyučovacie programy podporujú na žiaka centrované vyučovanie v rámci pracovných skupín v počítačovej miestnosti. Domnienka, že počítače budú viesť k spoločenskej izolácií, sa v praxi obracia skôr naopak: skoro každá práca na počítači obsahuje podnetné prvky spoločenského učenia. Nakoľko učiteľ posilňuje metódu, môže ovládať „učenie cez učenie“ a ako skúsenejší používateľ pomáhať členom skupiny pri obsluhe alebo pri  nepredvídaných problémoch (zrútenie systému, problémy s obsluhou, a je zárukou pre dodržiavanie zásady odbornosti obsahu výučby.

Rozdielne pracovné spôsoby chlapcov a dievčat majú viesť len vo výnimočných  prípadoch k zrušeniu koedukácií (spoločnej výchovy chlapcov a dievčat) vo vyučovaní chémie. Existencia zbehlejších študentov v skupine umožňuje podporiť sociálnu a výchovnú funkciu vyučovacieho procesu.

              
 Späť 
 
 

Posledná aktualizácia: 18.09.2001