CC BY
1МЕКТЕПТЕ ХИМИЯ ПЭН1НЕН ГАЛОГЕНАЛКАНДАРДЫ ОЦЫТУДА ВИРТУАЛДЫ ЗЕРТХАНА ЦОЛДАНУ
МЫРЗАБЕКОВА ШОЛПАН Н¥РЛЫБЕКЦЫЗЫ
Абай атындагы ^аз¥ПУ магистранты
ДЕМЕУОВА ЛЯЗАТ НУРМАХАНОВНА
п.г.к., унив. кауым.профессор
Аннотация. Бул мацалада жалпы бшм беретт мектептег1 химия курсында галогеналкандарды оцытуда виртуалды зертханаларды цолданудыц тшмдшт царастырылады. Виртуалды зертханалар-бул компьютерлт модельдеу арцылы химиялыц реакциялар жург1зуге мYмкiндiк беретт интерактивт1 цуралдар. Оцушыларга теориялыц бшмдерт тэжiрибемен байланыстыруга, химиялыц реакцияларды молекулалыц децгейде квруге жэне оларды цаутЫз жэне тиiмдi тYрде зерттеуге мYмкiндiк бередi. Мацалада галогеналкандардыц химиялыц цасиеттерi, олардыц реакцияларыныц ерекшелiктерi жэне виртуалды зертхананыц артыцшылыцтары царастырылады. Сондай-ац, бул цуралдар оцушылардыц цызыгушылыгын арттыруга жэне бшм сапасын арттыруга цалай ыцпал ететн талданады. Жалпы бшм беретт мектептегi химия сабацтарына виртуалды зертханаларды енгiзудiц мацыздылыгы мен цажеттыт кврсетшген.
Клт свздер: галогеналкандар, виртуалды зертхана, химиялыц реакциялар, молекулалыц симуляциялар, химия пэш, интерактивтi технологиялар, оцытудыц инновациялыц эдiстерi, химияныц цаутс1з оцытылуы, нуклеофильдi орынбасу реакциялары, электрофильдi орынбасу реакциялары.
^аз1рп уакытта ^азакстанда бшм беру жYЙесiнде акпараттык технологияларды пайдалану мацызды багыттардыц бiрi болып табылады. Пандемия кезшде кашыктыктан окыту тэж1рибес бул процест жеделдетп. Виртуалды зертханалар химия, физика, биология жэне баска пэндер бойынша оку процесш уйымдастырудыц мацызды куралына айналды. Олар окушыларга теориялык бшмдерш ю жYзiнде колдануга мYмкiндiк беред^ бул эаресе кашыктыктан окытуда мацызды. ^азакстанныц бiлiм беру жYЙесiнде кашыктыктан окыту соцгы жылдары каркынды дамып келедi. 2020 жылы COVID-19 пандемиясы кезiнде ЖББ мектептер мен жогары оку орындары кашыктыктан окыту жYЙесiне кeштi. Сол кезде бiлiм беру процесш колдау Yшiн эртYрлi онлайн платформалар мен виртуалды зертханалар пайдаланылды. Мысалы, Bilimland платформасы-кашыктыктан окыту процесшде интерактивтi жэне виртуалды зертханаларды усынатын ^азакстандагы ец танымал бiлiм беру платформаларыныц бiрi. Бул платформа окушыларга химия, физика жэне биология сиякты пэндер бойынша виртуалды зертханаларды колдана отырып эксперименттер жYргiзуге мYмкiндiк береди Мысалы, химияда окушылар химиялык реакцияларды модельдей алады, iс жYзiнде каушаз жэне кол жетiмдi эртYрлi эксперименттер жасай алады[1].
^азiрri бiлiм беру жYЙесiнде акпараттык технологияларды колдану оку процесшщ сапасын арттыруга Yлкен мYмкiндiктер бередi. Бул багытта химияда виртуалды зертханаларды колдану мацызды рел аткарады. Бул эдiс химиялык эксперименттердi каушаз жэне тиiмдi уйымдастыруга мYмкiндiк береди Галогеналкандарды окытуда виртуалды зертхананы пайдалану ерекше мацызга ие, eйткенi бул косылыстардыц реакциялары мен касиеттерi арнайы кауiпсiздiк шараларын сактауды кажет етедь Макалада ЖББ мектептегi химия курсында галогеналкандарды окытуда виртуалды зертханаларды пайдаланудыц тшмдшт мен мацыздылыгы карастырылады[2].
Галогеналкандар-курамында бiр немесе бiрнеше галоген атомдары (фтор, хлор, бром, йод) бар органикалык косылыстар. Олар химияныц органикалык бeлiгiнде мацызды орын алады жэне кептеген химиялык реакцияларга катысады. Галогеналкандардыц химиялык
к;асиеттер1 мен реакциялары эртYрлi. Олардьщ iшiнде электрофильдi алмастыру реакциялары, нуклеофильдi алмастыру реакциялары, гидролиз реакциялары жэне т.б. бул реакциялардьщ эркайсысы белгiлi бiр жагдайларда жYзеге асырылады жэне олардыц механизмi мен шарттары кYPделi.
Мектеп жагдайында галогеналкандармен тэжiрибе жасау эдетте кымбат химиялык реагенттер мен арнайы жабдыкты кажет етедi. Сонымен катар, кептеген галогеналкандар улы немесе жарылгыш болуы мYмкiн, бул олардыц кауiпсiз жумыс ютеуш киындатады. Осы себепт галогеналкандарды окытуда виртуалды зертхананы пайдалану оку процесш жецiлдетедi жэне кауiпсiз жагдайларда эксперименттер жYргiзуге мYмкiндiк бередi.
Виртуалды зертханалар - бул компьютерлiк ортада химиялык эксперименттер жYргiзуге мYмкiндiк беретiн акпараттык технологиялардан жасалган багдарламалык курал. Олар окушыларга мектепте химияны окытуда эксперименттер жYрriзудш кауiпсiз, колжетiмдi жэне тиiмдi эдiсiн усынады. Виртуалды зертхананыц мYмкiндiктерi ете кец, ейткенi олар химиялык реакцияларды молекулалык децгейде керуге, эртYрлi жагдайларды езгерту аркылы реакция нэтижелерш бакылауга мYмкiндiк бередi. Бул эаресе галогеналкандарды зерттеуде пайдалы, ейткенi бул реакциялардыц кептеген шарттары мен нэтижелерi окушылар Yшiн киын болуы мYмкiн. Виртуалды зертхананыц кемегiмен окушылар химиялык реакциялардыц нэтижесш езгерту Yшiн температура, концентрация, уакыт сиякты реакция жагдайларын езгерте алады. Молекулалык децгейдегi реакциялар механизмш кере жэне тYсiне алады. Ол реакциялардыц нэтижелерш бакылай алады жэне реакциялардыц нэтижес кандай жагдайда езгеретiнiн зерттей алады.
Галогеналкандарды окыту процесiнде виртуалды зертхананы пайдалану окушылардыц теориялык бшмш тэж1рибемен байланыстырады жэне молекулалык процестердi терецiрек тYсiнуге мYмкiндiк бередi. Виртуалды зертханада окушылар галогеналкандардыц химиялык реакцияларын зерттеу аркылы химиялык процестердiц калай жYретiнiн кере алады. Эрбiр химиялык реакция барысында оныц эртYрлi реакция жагдайларына калай жауап беретiнiн, кандай жаца ешмдер тYзiлетiнiн бакылауга болады.
Галогеналкандарды нуклеофильдi алмастыру реакциялары мектеп химиясында мацызды орын алады. Бул реакциялар кезшде галоген атомыныц орнына гидроксид ионы (ОН) немесе аммиак (КНз) сиякты нуклеофилдер косылады. Виртуалды зертханаларда окушылар осы реакциялардыц шарттарын езгерте алады жэне реакция багытын кере алады. Мысалы, реакция температурасы немесе ерiтiндiнiц кышкылдыгы нуклеофильдi алмастыру реакциясыныц жылдамдыгына эсер етедi. Виртуалды зертханаларда окушылар эртYрлi жагдайларда реакцияларды модельдей алады, реакция нэтижесш тексере алады жэне реакция механизмiмен таныса алады.
Галогеналкандарды электрофильдi алмастыру реакциялары виртуалды зертханада зерттеу де ыцгайлы. Бул реакциялар кезшде галоген атомы электрофильдi косылыска (мысалы, сутегi ионы немесе метилкатион) жол береди Виртуалды зертханада окушылар осы реакцияларды жYргiзу аркылы эртYрлi электрофилдер аркылы алмастыруды зерттей алады. Окушылар реакция жылдамдыгы мен енiм курылымын зерттеу аркылы электрофильдi алмастыру механизмiн жаксырак тусше алады.
Галогеналкандардыц гидролизi - галоген атомын су молекулаларымен алмастыру реакциясы. Виртуалды зертханада гидролиз реакциясын зерттеу окушыларга температураныц немесе кышкыл-негiз ортасыныц эсерi сиякты процеске эсер ететш факторларды зерттеуге мYмкiндiк бередi. Окушылар эртYрлi галогеналкандардыц гидролиз процесiн бакылай алады жэне олардыц эртYрлi ешмдерге айналуын кере алады[3].
Виртуалды зертхананы оку процесшш эртYрлi кезецдерiнде колдануга болады:
1) Жаца материалды тYсiндiру: МуFалiмдер жаца угымдарды немесе химиялык процестердi тYсiндiргенде, виртуалды зертханалар оларды экранда бейнелеуге мYмкiндiк бередi.
2) Такырыпты беюту жэне тексеру: Окушылар такырып бойынша теориялык бiлiмдi ic жузшде тексере алады.
3) Эзiндiк жумыс: Окушылар виртуалды зертханада эксперимент журпзе алады жэне нэтижелердi ез бетшше талдай алады.
4) ^айталау жэне тэж1рибе жасау: Окушылар бурын еткен такырыптарын кайталап, оларды тагы да терещрек зерттеулерiне болады.
5) Виртуалды практикалык жумыс: Виртуалды зертханаларда эксперименттер журпзу кезiнде кымбат жабдыктар мен реактивтер кажет емес, бул окуды мYмкiндiгiнше Yнемдi етедi[4].
1)
1-кесте.Виртуалды химиялык зертханалардыц артыкшылыктары мен кемшiлiктерi
Артыкшылыктары Кемш1л1ктер1
К,ау1пс1зд1к: виртуалды зертхана химиялык реакцияларды каушаз жYргiзуге мYмкiндiк береди Тэж1рибелер галогеналкандар сиякты кауiптi заттарды колданбай жYзеге асырылады. Нацты тэжгрибенгц болмауы: виртуалды зертхана накты физикалык тэж1рибемен салыстырганда окушылардыц практикалык дагдыларын толык дамытуга мYмкiндiк бермейдi.
Кол жетгмдшк: Интернет пен компьютер аркылы кез келген уакытта кол жетсмдь Окушылар ез уакытында тэжiрибенi кайталай жэне зерттей алады. Технологиялыц мэселелер: виртуалды зертханаларды пайдалану Yшiн туракты Интернет байланысы жэне жаксы компьютерлiк жабдык кажет. Бул ресурстар барлык мектептерде бола бермейдi.
Шарттарды езгерту MYMKÏndm: температураны, концентрацияны немесе баска реакция жагдайларын езгерту аркылы окушылар оныц калай езгеретшш бакылау аркылы нэтиженi зерттей алады. Оцушылардыц шыгармашылыгын шектеу: накты эксперименттер мен шыгармашылык ойлауды уйымдастыруды кажет етпегендiктен виртуалды зертханалар оку процесше терic эсер етуi мYмкiн.
Кымбат жабдыц пен химиялыц реагенттер цажет емес: виртуалды зертхананы пайдалану кезшде арнайы кымбат жабдык немесе химиялык заттар кажет емес, бул оку процесш арзандатады. Нацты зертханалыц дагдыларды цалыптастырудагы шектеулер: виртуалды зертханалар окушыларга реагенттермен жумыс ютеу сиякты накты зертханалык дагдыларды Yйренуге мYмкiндiк бермейдi.
Кателерд1 цаутЫз орындау MYMK^m: окушылар тэжiрибе жасаган кезде кателштер ж1бергенде, бул каушаздшке эсер етпейдi, олар кателердi тузетуге жэне эрекеттерiн тузетуге мYмкiндiк алады. Тэжгрибетц толыц болмауы: виртуалды зертханада кейбiр химиялык реакциялар жэне олардыц накты керiнicтерi шектеул немесе толык керсетшмеген.
Оцудыц цызыцты жэне ынталандырушы тэсглг: виртуалды зертханаларды ойын тYрiнде куруга болады, бул окушылардыц кызыгушылыгын арттырады. Бетпе-бет царым-цатынас пен тэлгмгерлгктгц болмауы: виртуалды зертханада окушы мен муFалiм арасында тiкелей байланыс жок, бул кейбiр окушыларFа кажеттi кемектi алуды киындатады.
1-кестеде виртуалды химиялык зертханалардыц артыкшылыктары мен кемшiлiктерi керcетiлген. Виртуалды химиялык зертханалар бшм алушыларга кауiпciз, ыцгайлы жэне экономикалык тургыдан тиiмдi тэжiрибелер жасауга мYмкiндiк бередi. Олар химиялык процеcтердi визуалды тYрде керсету мен кайталауга колайлы, бiрак шынайы зертханалык дагдыларды мецгеруде шектеулер бар. Технологияга тэуелдiлiк пен сенсорлык тэжiрибенiц болмауы — кемшiлiктерi. Сондыктан виртуалды зертханалар накты тэжiрибелердi толык алмастырмайды, бiрак олар бiлiм берудi толыктырушы курал ретiнде тиiмдi[5].
Мектеп химиясын окытуда виртуалды зертханалар галогеналкандарды окытудыц тиiмдi куралы болып табылады. Бул эдю химиялык процестердi кауiпсiз турде зерттеуге, эртYрлi жагдайларда реакцияларды бакылауга жэне молекулалык децгейде химиялык реакциялардыц механизмiн тYсiнуге мYмкiндiк бередi. Виртуалды зертханалар окушылардыц химия пэнiне деген кызыгушылыгын арттырып, теориялык бiлiмдерiн тэжiрибе аркылы терецдетуге септiгiн тигiзедi. Сонымен катар, бул эдiс окыту процесш кызыкты эрi тиiмдi етiп, химияны мецгерудi жецiлдетедi.
Мектептерде виртуалды зертханалык жумыстарды орындау Yшiн бiрнеше багдарламалар мен платформалар бар. Олар эртYрлi пэндерге арналган жэне олардыц кепшшп тегiн немесе KOлжетiмдi багамен усынылады[6].
2-кесте.Mолекyлалык децгейде зерттеyлер жYргiзyге арналFан онлайн-тегiн ресyрстар.
№ Araybi Сипаттамасы ^олда^ Сайт/ЖYктеy
1. ChemCollective Химиялык езгерiстердi тYрлi жагдайларда калай ететшш компьютер аркылы керуге мYмкiндiк бередь Тегш, кез-келген браyзерде жумыс iстейдi chemcollective.org
2. Molecular Workbench Химиялык процестердi молекулалык децгейде визуализациялауга мYмкiндiк бередi. Пайдала^ оцай жэне тегiн molecularworkbenc h.com
3. Aвогадро Молекулалардыц 3D модельдерш жасауга арналган ашык бастапкы багдарлама. Тегiн жYктеy avogadro.cc
4. Lobster Толык химиялык зертхананы усынады, элемдш децгейдегi тэжiрибе бар. Aкылы, бiрак демо нускасы кол жетiмдi labster.com
2-кестеде молекулалык децгейде зерттеулер жYргiзуге арналган онлайн-тегiн ресурстар керсетшген. Молекулалык децгейде зерттеулер жYргiзуге арналган онлайн-тегiн ресурстар химия саласындагы зерттеулер Yшiн аса мацызды курал болып табылады. Окушылар мен зерттеушшерге молекулалардыц курылымдарын визуализациялап, олардыц касиеттерш зерттеуге мYмкiндiк бередi. Бул ресурстар химиялык зерттеулер мен оку процесш жецшдетш, галымдарга кYPделi молекулалык модельдердi куру жэне талдау жасау Yшiн кажеттi куралдар усынады. Алайда, кейбiр ресурстардыц колданылуы кYPделi болуы мYмкiн, сондыктан оларды толык пайдалану Yшiн белгiлi бiр децгейдегi бiлiм мен дагдылар кажет[7].
Осы макаламды кортындылай келе, галогеналкандарды окытуда виртуалды зертханаларды пайдалану окушылардыц пэнге деген кызыгушылыгын арттырып, олардыц теориялык бшмдерш тэжiрибе аркылы беютуге мYмкiндiк бередi. Осындай заманауи технологияларды колдану химияны окытудагы кYPделi такырыптарды оцай тYсiндiруге кемектесед^ сонымен катар оку процесiн интерактивт жэне колжетiмдi етедi. Бул макалада жалпы бiлiм беретiн мектептерде виртуалды зертхананы колданудыц артыкшылыктары мен кемшiлiктерi жэне молекулалык децгейде зерттеулер жYргiзуге арналган онлайн-тегiн ресурстар тiзiмдерi кесте аркылы керсетшген. Виртуалды зертханалар окушылардыц тэж1рибелш дагдыларын дамытуга ыкпал етш, кауiпсiз ортада химиялык процестердi тусшуге жагдай жасайды. Сонымен катар, бул эдю дэстYрлi зертханалык жумыстардыц шектеулерш жоя отырып, уакыт пен ресурстарды Yнемдейдi. Осылайша, виртуалды зертханаларды колдану галогеналкандар такырыбын мецгерудi жецiлдетiп, окушылардыц оку жепстшн жаксартуга кемектесетiн тиiмдi педагогикалык курал екенiн керсеттi. Мундай эдiстi химия пэнiн окытуда кещнен енгiзу кажет.
ПАЙДАЛАНЫЛГАН ЭДЕБИЕТТЕР
1. Bilimland (2020). Интерактивт оку платформалары мен виртуалды зертханалар. Bilimland. https://bilimland.kz
2. Баймуханбетова, Г. Т., & Шакимова, Г. М. (2020). Виртуальные лаборатории как инновационный инструмент обучения химии. Образование и наука, 12(3), 112-119.
3. Панин, В. А. (2020). Виртуальные лаборатории: современный подход к обучению химии. Методология и практика, 5(7), 90-95.
4. Артамонов, В. А., & Колесникова, Т. А. (2017). Виртуальные лаборатории в образовании: теоретические основы и практические применения. Журнал высшего образования, 8(2), 4558.
5. Сарсенбаев, С. (2021). Виртуальные химические лаборатории в процессе обучения. Учебно-методический журнал "Химия", 3(5), 78-84.
6. Ахметова, Б. С. (2019). Интерактивные технологии в обучении химии: возможности и перспективы. Научный журнал образования и педагогики, 1(1), 65-71.
7. Chemistry Education Online Resources (2021). Virtual Chemistry Labs. https://chemcollective.org , https://molecularworkbench.com, https://avogadro.cc
