Применение информационных технологий при обучении химии в высших медицинских учебных заведениях

В настоящее время в Казахстане идет становление новой системы образования, ориентирован­ной на вхождение в мировое образовательное пространство. Этот процесс сопровождается сущест­венными изменениями в педагогической теории и практике учебно-воспитательного процесса. Про­исходит смена образовательной парадигмы: предлагается иное содержание, иные подходы, иное пра­во, иные отношения, иное поведение, иной педагогический менталитет. Об этом свидетельствует По­слание Президента страны Н.А.Назарбаева народу Казахстана «Казахстан-2030». Постановка задачи в таком ракурсе требует новых подходов в системе образования в условиях информатизации.

Информационные технологии в наше время занимают центральное место в процессе интеллек­туализации общества, развития его системы образования и культуры. Стремление активно применять современные информационные технологии в сфере образования должно быть направлено на повы­шение уровня и качества подготовки преподавателей. Основными характеристиками применения со­временных информационных технологий являются дифференциация и индивидуализация обучения, а также развитие творческой познавательной активности у студентов.

В настоящее время, когда дети с самого раннего возраста развиваются в условиях новой инфор­мационной среды: использование телевидения, Интернета, компьютерных программ, традиционные источники получения информации, такие как учебник или речь преподавателя, утрачивают свое прежнее значение, что приводит к снижению интереса к процессу обучения. Преподаватель перестает быть единственным источником знаний студента, растет роль компьютера и Интернета. Создание тандема преподаватель + компьютер делает учебный процесс более привлекательным.

Для реорганизации учебного процесса на основе современных информационных технологий разработано множество учебных программ и учебных пособий. Накоплено значительное количество компьютерных программ, предназначенных для использования в обучении. Наиболее важными среди таких программ являются интерактивные обучающие программы, предусматривающие обмен ин­формацией не менее чем между двумя участниками диалога, а также развивающие программы, спо­собные увлечь, заинтересовать обучаемых, привлечь их к решению учебных проблем, развивать их интеллектуальный уровень.

Вместе с тем необходимо сосредоточиться на очевидном вопросе: как мы используем ИКТ, что­бы улучшить управление системой образования и обучение в медицинском вузе.

Особый интерес вызывает возможность использования информационных технологий на предме­те химии в медицинских учреждениях, так как глубокие знания химии студентам медицинских вузов дает возможность более глубоко изучить курсы медицинской физики, биоорганической химии, эпи­демиологии, высшей математики, анатомии и другие предметы.

В последние годы необходимым условием совершенствования качества научных исследований в медицине стало широкое использование химических методов. Согласно современным требованиям развитие здравоохранения обостряет необходимость в подготовке высококвалифицированных кадров в области медицины, фармакологии.

Педагогические проблемы обучения химии студентов медицинских вузов необходимо решать как можно интенсивнее, так как химическое образование — это компонент базового общего высшего образования, главной целью которого является развитие мышления у студентов, формирование по­знавательных способностей студентов, где целью является не только овладение определенными зна­ниями химии, но и повышение уровня интеллектуального развития, формирование будущей профес­сиональной деятельности [1].

Информатизация образования характеризуется использованием мощных мультимедийных ком­пьютеров и компьютерных телекоммуникаций. Это технический фундамент современного этапа.

На наш взгляд, внедрение современных средств технологии при обучении химии внесет сущест­венные изменения в учебном процессе.

Одной из ведущих целей информатизации образования является создание и обеспечение органи­заций образования педагогически целесообразными программными средствами учебного назначения.

Для глубокого познания химии студентами медицинских специальностей вводится активное ис­пользование виртуальной химической лаборатории (рис. 1), которая предоставляет возможности:

•     проведения лабораторных работ в виде мини-исследований;
•     формирования практических навыков проведения исследования;
•     организации обсуждений между удаленными участниками: студентами, преподавателем и сту­дентами;
•     организации индивидуальной методической помощи при изучении дисциплины [2];
•     привития навыков для практической деятельности в области химии и применения химических методов в медицинских исследованиях;
•     интеллектуального развития студентов, развития основных приемов мышления, формирования познавательных способностей и исследовательских умений студентов в процессе изучения хи­мии;
•    приобретения навыков с помощью информационных технологий.

Программа представляет из себя виртуальную химическую лабораторию со множеством воз­можностей. Virtual Chemistry Lab 2.0 Portable (портативная химическая лаборатория) является полез­ным инструментом для преподавателей, студентов и всех тех, кто просто интересуется химией [3]. Программа имеет базу данных реакций и может визуально показывать большинство из них. Способ, каким в этой программе ставятся эксперименты, очень напоминает работу реальной лаборатории.

Чтобы поддержать у студентов интерес к изучаемому материалу, их активность на протяжении всего занятия, ведется поиск эффективных методов обучения и таких методических приемов, кото­рые активизировали и стимулировали бы их к самостоятельному приобретению знаний. Современное занятие интересно по высокой мотивации и эмоциональной окраске. При изучении новой темы по химии важно, как и какими средствами передается сообщение. Следует заметить, что любое полу­чаемое сообщение преломляется через призму опыта, знаний, склонностей, эмоционального состоя­ния студента на момент передачи информации.

Так, например, при изложении темы «Строение аминокислот, классификация, номенклатура. Химические свойства. Пептиды. Белки» продемонстрирована презентация. Такой подход позволяет объяснить научную информацию на языке материала глазами студента. Поэтому на занятиях химии для использования цифровых образовательных ресурсов различных коллекций, которые можно найти на отдельных сайтах либо на электронных носителях, находим нужные нам химические опыты, и презентация новой темы происходит в виде слайдов. Затем проводится экспериментальное занятие для закрепления пройденной темы. Материал на слайдах мы делаем не в виде безликих тезисов - подсказок, а как наглядную иллюстрацию и крючок-наживку для привлечения внимания аудитории к самому докладу.

Различают следующие этапы для обучения химии с помощью информационных технологий:

1 этап. Основной целью является расширение и углубление имеющихся знаний у обучающихся, знаний по теоретическим основам химии. На этом этапе основная форма обучения — лекции, где рассматриваются и обсуждаются следующие вопросы:

•     строение и реакционная способность а-аминокислот, а также биохимические превращения этих соединений в живых организмах, обусловленных одновременным присутствием в их мо­лекулах амино- и карбоксильных групп;
•     химические свойства аминокислот, пептидов и белков, исходя из электронного строения и пространственной организации их молекул;
•     биологические важные химические реакции декарбоксилирования, дезаминирования и пере- аминирования с точки зрения влияния функциональных групп NH₂ и COOH;
•     описание строения белка; понятие о первичной и вторичной структуре белков.

Презентация на тему «Строение аминокислот, классификация, номенклатура. Химические свой­ства. Пептиды. Белки» составляем при помощи программы PowerPoint. Презентация проходит в виде отдельных слайдов. PowerPoint уже не просто программа подготовки презентаций, а, скорее, феномен культуры, оказывающий существенное влияние на человеческое сознание. Использование изобрази­тельных средств значительно расширит возможности обучения, делает содержание учебного мате­риала более наглядным, понятным, занимательным, например, «Аминокислоты могут вступать в ре­акцию конденсации с образованием пептидов» — слайд-презентация (рис. 2).

Особенностью химии как предмета является обязательное присутствие химического экспери­мента. Но многие опыты не могут быть продемонстрированы на занятиях, и на это существует масса причин:

•     отсутствие необходимых реактивов;
•    чрезмерная опасность проведения некоторых опытов;
•     большие затраты времени на проведение некоторых опытов и т.д.

На 2 этат основной целью является развитие и усовершенствование умений и навыков работы. Здесь акцент делается на практическую работу студентов. Основной формой обучения является лабо­раторная работа. Лабораторный курс подразумевает выполнение индивидуальных творческих зада­ний, работ, за ходом выполнения которых осуществляется самостоятельный контроль для закрепле­ния знания, полученных в ходе изучения лекционного курса.

На этом этапе студенты, работая в парах, выполняют следующие экспериментальные занятия:

•     ксантопротеиновая реакция на тирозин;
•    биуретовая реакция на пептидную связь (рис. 3);
•    ксантопротеиновая реакция белков (рис. 4).

Обopудoваниe: компьютер, проектор, химическая программа «Виртуальная образовательная ла­боратория VirtuLab» [4].

Студенты работают в группах с учётом психофизиологических особенностей. Устанавливается регламент работы. При выполнении практической работы они делятся на две основные группы, каж­дая из которых получает задания для эксперимента. Пары, получившие одинаковые задания, объеди­няются, выполняют эксперименты по качественным реакциям белков, а также обсуждают получен­ные результаты и оформляют плакаты для презентации.

Результаты наблюдений проведения фронтального эксперимента представляются в виде таблиц (табл. 1).

 После завершения групповой работы следует «афиширование» — презентация результатов экс­перимента представителями каждой группы. Общие выводы студенты формулируют самостоятельно.

Вопрос, как оценить решение задачи, всегда стоит перед преподавателем, а в данном случае ста­вится еще более серьёзная проблема — измерить с помощью подобных заданий уровень сформирован- ности той или иной компетенции студента медицинского вуза. Компетентность проявляется только в конкретной ситуации, поэтому целесообразно продумать соотнесение содержания учебного материала с проблемами, возникающими в реальной жизни. Рассмотрим примеры задач на 3 этапе обучения.

3 этап. Цель — углубление и закрепление знаний и умений, развитие творческих способностей студентов. На данном этапе обучения осуществляется выполнение самостоятельных творческих за­даний, перед обучающимися ставится задача, а они самостоятельно определяют порядок своих дей­ствий.

Эффективным средством оценивания компетенции студентов могут служить ситуационные за­дания, применяемые на занятиях. Такие задания включают описание ситуации, а также содержат пе­речень вопросов. Целесообразно рассмотреть возможность заданий в виде дискуссии. Рассмотрим пример.

Описание ситуации

1. Ситуационный вопрос. Глутатион — участник окислительно-восстановительных превращений серосодержащих веществ в организме. Какая функциональная группа глутатиона обеспечивает его участие в окислительно-восстановительных реакциях?
2. Ситуационный вопрос. При отравлении хлоридом ртути (II) (сулема) в качестве противоядия при первой помощи используют яичный белок. Какое химическое взаимодействие лежит в основе обезвреживания сулемы?

3.Ситуационный вопрос. Расщепление белков в организме происходит под действием специаль­ных ферментов (протеаз). Химической основой действия протеазы является реакция гидролиза бел­ков. Объясните механизм гидролиза белковой молекулы.

4.Ситуационный вопрос. При гниении белков под действием микроорганизмов (в тканях трупа, в толстом кишечнике живых организмов) обнаруживается диамины — кадаверин и путресцин. Из каких а-аминокислот и в результате какой реакции получаются эти диамины?

Ситуационные задания выявляют не только предметные знания и умения, но и сформирован- ность ключевых компетенций, что выражается в демонстрации результатов [5]. Схема оценивания ситуационных заданий представлена в таблице 2.

Впоследствии этого новый материал группы осваивают дискуссионным методом, демонстрируя друг другу разные варианты ответов, а преподаватель выступает в роли судьи.

В заключение отметим, что нами были сформулированы следующие выводы:

•    на современном этапе информатизации образования огромное значение играют разработка и внедрение информационных технологий обучения в учебный процесс медицинского вуза;
•    использование информационных технологий обучения позволит будущим специалистам сво­бодно ориентироваться в своей профессиональной деятельности;
•    применение информационных технологий в учебном процессе способствует повышению зна­ний и умений, обеспечивает положительную мотивацию при обучении, создает возможность использования проблемного обучения [6].

Данный вид занятия создает атмосферу заинтересованности каждого студента, стимулирует их к использованию различных способов выполнения заданий, а также позволяет проявить инициативу, самостоятельность, т.е. получить возможность для естественного самовыражения. Это стимулирует интерес к предмету и делает обучение осмысленным и эффективным. Результаты бывают, порой, весьма неожиданные. Такой вид применения информационных технологий в процессе обучения по­зволяет самим студентам структурировать учебный материал, проводить самостоятельный поиск до­полнительной информации и творчески осмысливать программный материал.

Целью использования информационных технологий в образовании является обеспечение всех участников учебного процесса достоверным, своевременным знанием целей, задач содержания, ди­дактических средств и методов успешности обучения для достижения запланированного качества профессиональной подготовки и управления этим процессом со стороны преподавателя.

Следует отметить, что развитие информационных технологий влияет и будет влиять на систему образования как прямым, так и косвенным образом.

В этой работе мы рассмотрели ИТ с педагогической, психологической и, кроме этого, с техниче­ской точки зрения и убедились в возможности решения данной проблемы.

Итак, информационные технологии и образование — эти две тенденции в совокупности стано­вятся теми сферами человеческих интересов и деятельности, которые знаменуют эпоху XXI в. и должны стать основой для решения стоящих перед человечеством проблем.

Список литературы

1      Щукина Г.И. Педагогические проблемы формирования познавательных интересов учащихся. — М.: Педагогика, 1988. — 234 с.

2       Virtual Chemistry Lab 2.0 Portable [Электронный ресурс] // URL: portable4pro.ru/raznoe/virtual-chemistry-lab-20- portable-portativnaya-ximicheskaya-laboratoriya.html.

3       Virtulab.net [Электронный ресурс]/ URL: virtulab.net.

4      Полат Е.С., Петров А.Е. и др. К Концепции дистанционного обучения: Сб. науч. тр. МИЭМ. — М.: Изд. МИЭМ, 1997. — С. 192.

5      Артемьева Н.Н., Белобородов В.Л. и др. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии. — 2-е изд. — М.: Медицина, 1999. — 180 с.

Филатов О.К. Информатизация современных технологий обучения в высшей школе. — Ростов н/Д.: Мираж, 1997. —213 с.