Сравнительный анализ специализированных программных продуктов, используемых в образовательном процессе вуза

COMPARATIVE ANALYSIS OF SPECIALIZED SOFTWARE PRODUCTS USED IN THE EDUCATIONAL PROCESS OF THE UNIVERSITY

Natalia Zakharova

Candidate of Pedagogical Sciences, associate professor of department of informatics, North-Caucasus Federal University, Russia, Stavropol

Natalia Korotun

student, North-Caucasus Federal University, Russia, Stavropol

Alexandra Trendafilova

student, North-Caucasus Federal University, Russia, Stavropol

Аннотация. В статье выполнен сравнительный анализ специа­лизированных программных продуктов, используемых при изучении химии в вузе. Авторы раскрывают особенности комплексных программ, их практическую значимость и дидактическую направленность.

Abstract. The comparative analysis of the specialized software products used for the study of chemistry in institution of higher learning is executed In the article. Authors expose the features of the complex programs, their practical meaningfulness and didactic orientation.

Ключевые слова: специализированные программные продукты; программа молекулярного моделирования; 3D визуализация; квантово-механическое моделирование атомных структур.

Keywords: the specialized software products; program of molecular design; 3d visualization; квантово-механическое design of atomic structures.

В настоящее время, происходит систематизация существующих и формирование новых научных знаний в области создания, экспертизы и практического использования электронных образовательных ресурсов. Эти ресурсы характеризуются совокупностью программно-аппаратных средств и систем, организационно-методическими элементами и прикладной информацией об определённых предметных областях обра­зовательных дисциплин. Эффективное использование современных информационно-компьютерных технологий в образовательной сфере может достигаться только за счет интегрирования этих систем с инновационными педагогическими технологиями и последующим их проектированием, разработкой и внедрением в практику обучения [1, 107]. Несмотря на разнообразие существующих и постоянно разрабаты­ваемых новых электронных образовательных ресурсов, еще существует много нереализованных дидактических задач. Это повышение уровня научности, смысловой, информационной и стилистической культуры представленного в них дидактического контента, необходимость интер­фейсной, технологической и информационной связи между отдельными фрагментами (составными частями) электронных образовательных ресурсов, используемыми в образовательном процессе вуза [1, 109].

Развитие образования предполагает внедрение и эффективное ис­пользование новых информационных сервисов, позволяющие придавать качественно новые возможности обучению. Внедрение новых инфор­мационных технологий в образовательный процесс позволяет реализо­вывать инновационные подходы в методике и дидактике высшей школы, делая этот процесс более мобильным, адаптированным к требованию современного общества [2, 156]. Специализированные программные продукты позволяют заменить основную часть наглядных моделей и пособий (они порой бывают слишком объёмными и громоздкими). Обучающие программные комплексы позволяют проводить экспе­рименты, опыты, производить сложные расчёты и моделирование процессов и явлений. Преподавателями выработан системный подход, своевременное информирование о новинках и дальнейшая разработка методики применения новых технологий при изучении таких дисциплин, как химия.

В нашей работе мы провели сравнительный анализ специализиро­ванных программных продуктов, которые могут быть использованы при изучении химии в вузе.

Программа ChemMaths содержит информацию о 3000 химических составах, периодической таблице химических элементов, критических константах, термодинамических свойствах. Она позволяет решать около 500 задач по химии, электричеству, физике, а также математические уравнения.

Входящие в состав пакета ChemOffice модули превращают компьютер в рабочую станцию для проектирования и работы с базами данных и химической документации.

Редактор ACD ChemSketch 12.01 позволяет рисовать объёмные химические формулы и уравнения реакций, позволяет рассчитать основные химические параметры.

Расширенные молекулярные редактор Avogadro (FreeWare) и ChemSite (FreeWare) позволяют выполнять 3D визуализацию, что повышает усвоению нового материала.

С помощью специализированных программных продуктов легко показывать видеофрагменты опытов, что способствует развитию пространственного и образного мышления. Например, очень интересна программа для расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций Balancer, программа Base Acid Titration and Equilibria (BATE), которая используется как рН калькулятор для определения рН смеси в любой пропорции сильной/ слабой кислоты и основания.

Комплексные программные продукты просто незаменимы при про­ведении химического практикума и научно-исследовательской деятель­ности. Например, профессиональные системы CambrigeSoftChemDrawPro и HyperChem 7.0 – комплексные программные продукты, предназна­ченные для задач квантово-механического моделирования атомных структур и химических соединений любой сложности [3].

Chemlab – программа, позволяющая проводить моделирование лабораторных реакций, вести лабораторный журнал (многоязычный интерфейс), проводить самотестирование объектов, работать в редакторе формул, проводить моделирование экспериментов по электрохимии, кинетике, окислительно-восстановительным реакциям, фракционной кристаллизации, титрованию слабых кислот.

Изучив всё многообразие комплексных специализированных программных продуктов мы хотим выделить программу ChemSite. В этой программе легко построить структуру любого органического соединения, поскольку каждый структурный фрагмент можно добавить на экран или присоединить к любому атому, создавая структурную формулу в 3D формате. В программе имеется возможность импорта-экспорта в другие программы. Данный программный комплекс является наиболее эффективным при обучении студентов в вузе, поскольку позволяет проводить моделирование молекулярной динамики в раство­рителе по выбору пользователя, демонстрирует впечатляющие фотореа­листичные трехмерные изображения (молекулярные орбитали, белковые ленты и т. д.); электростатические поверхности, вращающиеся в реальном времени. В качестве приложения в данную программу входят специ­альные редакторы для белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов; редактор синтетического полимера; редактор мембраны и липида. Несмотря на многофункциональность данной программы нами был замечен недостаток – нет возможности сохранения структуры в виде растровых рисунков (.bmp, .jpeg, .gif) и в программе отсутствует информация (справка) по каждой конкретной команде [3].

Работа в интерактивном режиме в программах молекулярного моделирования позволяет выполнять построение кристаллов на основе всех 230 пространственных групп; показывать плотность электрона; отображать электростатический потенциал; вычислять атомные заряды.

Качество обучения при использовании программ молекулярного моделирования повышается за счет большей адаптации обучаемого к учебному материалу с учетом собственных возможностей и способ­ностей; возможности выбора более подходящего для обучаемого метода усвоения предмета; регулирования интенсивности обучения на раз­личных этапах учебного процесса; самоконтроля; поддержки активных методов обучения; образной наглядной формы представления изучаемого материала; модульного принципа построения и развитие самостоя­тельного обучения [2, 158].

Изучив и проанализировав существующие педагогические техно­логии, мы пришли к выводу, что при формировании развивающей педагогической технологии важно кардинальным образом изменить приоритеты целей обучения, влияющих на формирование профессио­нальных компетенций студентов. На первый план следует выдвигать развивающую функцию, в большей степени обеспечивающую станов­ление личности обучающегося, раскрытие его индивидуальных способ­ностей, развитие умственной и творческой активности [2, 160].

На наш взгляд, использование комплексных специализированных программных продуктов, являются мощным средством повышения эф­фективности обучения путем решения ряда задач: увеличения учебного времени без внесения изменений в учебный планы; качественного изме­нения контроля за деятельностью учащихся; повышения информационно-коммуникационной культуры всех участников образовательного процесса; повышения мотивации учащихся к обучению; обеспечения гибкости управления учебным процессом.