Модернизация общеобразовательных учреждений, связанная с переходом на профильное обучение, требует от преподавателя высокого уровня теоретических знаний, подкрепляемых использованием различных методик и технологий обучения. В условиях вариативности и различных уровней химического образования умение применять инновационные технологии поможет учителю добиваться высокого качества обучения. К новейшим технологиям обучения можно отнести использование компьютеров и телекоммуникаций. Они способствуют рациональному проектированию учебного процесса и эффективной реализации намеченных целей и задач образовательного процесса [1].

Образовательная среда с активными методами обучения значительно повышает мотивацию учащихся к учебному процессу, является важным элементом в успешном развитии стратегии внедрения электронных образовательных ресурсов. Программные приложения для таких продуктов основаны на моделировании и использовании понятного и ёмкого мультимедийного контента [2, с. 21]. Компьютерное моделирование позволяет получать в динамике предельно понятные и информативные иллюстрации опасных или многоступенчатых химических реакций, воспроизвести их тонкие детали, которые могут ускользнуть при проведении реального эксперимента, позволяет изменять временные рамки, изменять параметры и условия проведения опыта в широких пределах, а также воспроизводить ситуации, недоступные в реальных условиях.

Выполнение лабораторных работ в классах с углубленным изучением химии – необходимый элемент для осуществления химического образования на высшем уровне. Для проведения экспериментов с химическими соединениями нужна хорошо оборудованная исследовательская площадка, полный комплект химреактивов, подведённые коммуникации, однако обеспечение системы образования всем перечнем необходимых расходников для проведения химического эксперимента всегда было недостаточным [3, с. 71]. В реалиях постепенного перехода на профильное обучение, а также смещение акцента на местное самоуправление проблемы финансового обеспечения образования, в том числе и новых учебных планов по химии в профильных классах разработаны слабо. Поэтому нужно активно внедрять современные информационные технологии и максимально широко использовать технологию компьютерного обучения [4, c. 664].

Разработанная компьютерная модель учебной химической лаборатории «Получение, собирание и распознавание газов» создана для учащихся девятых классов общеобразовательной школы в качестве учебно-методической поддержки раздела «Свойства металлов и неметаллов и их соединений». Методология разработки аналогична работе [5].

Данная виртуальная лаборатория состоит из восьми проектов, один из которых является управленческим, а оставшиеся семь содержат виртуальные химические эксперименты:

1. Химический эксперимент «Аммиак» предназначен для получения, собирания и распознавания аммиака при нагревании смеси соли хлорида аммония и гидроксида кальция:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2NH₃↑ + CaCl₂ + H₂O.

2. Химический эксперимент «Водород» предназначен для получения, собирания и распознавания водорода в лабораторных условиях при взаимодействии цинка и соляной кислоты:

Zn + 2HCl → ZnCl + H₂↑.

3. Химический эксперимент «Кислород» предназначен для получения, собирания и распознавания кислорода при нагревании кристаллического перманганата калия:

2KMnO₄ → K2MnO₄ + MnO₂ + O₂↑.

4. Химический эксперимент «Углекислый газ» предназначен для получения, собирания и распознавания углекислого газа при взаимодействии разбавленной соляной кислоты и карбоната кальция (мрамора):

CaCO₃ + 2HCl → CO₂↑ + CaCl₂ + H₂O.

Схема виртуальной лаборатории представлена на рис. 1.

На главной странице приложения расположены три интерактивные кнопки, позволяющие перейти к определенному этапу проведения лабораторной работы: изучение теоретического материала, просмотр виртуального химического эксперимента, проверка полученных знаний с помощью встроенной системы тестов. Интерактивный переход реализован средствами программирования на языке программирования ActionScript:

stop();

k1.onRelease = function():Void {

gotoAndPlay(«Teoria», 1) ;

};

k2.onRelease = function():Void {

gotoAndPlay(«Demonstr_opt», 1) ;

};

k3.onRelease = function():Void {

gotoAndPlay(«Test», 1) ;

};

Рассмотрим все этапы проведения лабораторной работы на примере химического эксперимента «Кислород».

Перед просмотром способа получения, собирания и распознавания кислорода на начальной странице (рис. 2) располагается лабораторная установка, формулируется постановка задачи с полными названиями используемых веществ и примечанием.

Нажав на кнопку «Просмотр», учащийся переходит непосредственно к просмотру демонстрации, которая моделирует процесс получения кислорода.

Работа кнопки осуществляется следующим кодом:

stop();

k1.onRelease = function():Void {

loadMovie(«Кислород.swf», «»)

};

По окончании просмотра на экран выводится уравнение реакции получения кислорода в условиях лаборатории при нагревании кристаллического перманганата калия, условно показывающее запись химической реакции демонстрационного опыта. Поднесением тлеющей лучинки к пробирке с собранным в ней газом распознается кислород.

Далее можно перейти к построению математической модели. Она содержит необходимые формулы для расчетов, молярные массы веществ, молярный объем полученного газа при нормальных условиях и позволяет самостоятельно выбирать параметры производимых реакций, используя специализированное поле ввода, и рассчитывать объем кислорода с помощью интерактивной кнопки, функции которой реализованы программным кодом:

on(release) {

var n1, M1: Number;

M1=158;

n1 = Number(m1.text);

mOs.text = String((n1*22.4)/(2*M1));

}

Компьютерные модели химических экспериментов «Аммиак», «Водород» и «Углекислый газ» имеют аналогичную структуру.

Методическая часть проекта содержит теоретический и тестовый материал.

Теория включает основные определения, необходимые для обнаружения того или иного газа и для понимания происходящего на экране при моделировании и просмотре демонстрационного опыта.

Тестовые задания (рис. 3) позволяют учащимся проверить полученные знания после проведения виртуальных химических экспериментов и ознакомления с теорией.

Рис. 1. Схема виртуальной лаборатории