Применение ИКТ при обучении химии и биологии.

Применение ИКТ при обучении химии и биологии.

                                                                                                                                                 Кумаржанова Анар Ахметовна

                                                                                                                     Восточно-Казахстанский гуманитарный колледж

                                                                                                                                                     г.Усть-Каменогорск

                                                                                                      Три пути ведут к знанию:

                                                                                                       Путь  размышления -

                                                                                                      Это путь самый благородный,

                                                                                                       Путь подражания -

                                                                                                       Это путь самый легкий,

                                                                                                       Путь опыта -

                                                                                                       Это путь самый горький.

                                                                                                                                         Конфуций

Мы должны интенсивно внедрять инновационные методы, решения и инструменты в отечественную систему образования… Н. А. Назарбаев

(из Послания Президента РК Н. А. Назарбаева народу Казахстана. Стратегия «Казахстан-2050»)

ХХI век — век высоких компьютерных технологий. Что нужно современному молодому человеку для того, чтобы чувствовать себя комфортно в новых социально — экономических условиях жизни? Какую роль должен играть колледж, и какой она должна быть в ХХI веке, чтобы подготовить человека к полноценной жизни и труду? В рамках обновления Государственного общеобязательного стандарта образования (ГОСО) развитие функциональной грамотности учащихся определяется как одна из приоритетных целей образования. [2] При этом результатом развития функциональной грамотности является овладение обучающимися системой ключевых компетенций, позволяющих молодым людям эффективно применять усвоенные знания в практической ситуации и успешно использовать в процессе социальной адаптации. Ключевые компетенции — это требование государства к качеству личности выпускника колледжа в виде результатов образования, заявленные в ГОСО и учебных программах.

Естественнонаучное образование занимает особое место в формировании объективного научного взгляда учащихся на окружающий мир. Оно является фундаментом и стратегическим ресурсом обеспечения индустриально-инновационного развития Казахстана. В этой связи подготовка химиков и биологов — первостепенная государственная задача. [2] Выпускник колледжа, который будет жить и трудиться в грядущем тысячелетии в постиндустриальном обществе, должен уметь самостоятельно, активно действовать, принимать решения, гибко адаптироваться к изменяющимся условиям жизни, обладать высоким уровнем толерантности. Одной из важнейших задач, стоящих перед образованием, является овладение информационными и телекоммуникационными технологиями для формирования общеучебных и общекультурных навыков работы с информацией.

Как заинтересовать учащегося в предмете, как стимулировать его познавательную и творческую активность. В решении этих задач огромную помощь мне оказывает освоение информационных технологий. Для того, чтобы создать оптимальные условия учащимся для развития их потенциальных возможностей, духовного начала, формирования самостоятельности, способности к самообразованию, самореализации, я применяю новые информационные технологии в процессе обучения. В чем преимущества их использования? Прежде всего, они удобны в следующем:

-многократность использования и необходимость приостановки в нужный момент;

-детализирование изучаемых объектов и их частей;

-восприятие материала на зрительном, слуховом и эмоциональном уровне.

Уроки с использованием электронных изданий вызывают эмоциональный подъем и повышают уровень усвоения материала, стимулируют инициативу и творческое мышление. В учебном процессе компьютер может выполнять сразу несколько функций:

-информационную – служит источником информации;

-коммуникативную - является средством общения;

-развивающую - развивает мыслительную деятельность;

-образовательную - источник знаний;

-контролирующую – самоконтроль знаний.

Если технологические возможности сопровождены соответствующей методикой использования, это делает преподавание предмета более привлекательным как для учителей, так и для учеников, может облегчить труд учителя, освободить его от рутинной работы на всех этапах обучения. Так например на этапе «Объяснение» я использую:

-цветные рисунки и фото - которые позволяют расширить иллюстративный ряд, придать ему большую эмоциональность, приближенность к реальной жизни;

-видеофрагменты – выполняют функцию, аналогичную использовавшимся ранее учебным и видеофильмам, однако в сочетании с компьютерными технологиями, выводят их на качественно новый уровень (возможность использовать паузы, копирование кадра, увеличение отдельного фрагмента и т.д.);

-анимации – психологически привлекательны за счет использования современного компьютерного дизайна, внедряемого в сознание учащегося телевидением.

На этапе «Закрепление» использую:

-задания с выбором ответа – компьютерные технологии позволяют легко анализировать, сохранять и обрабатывать задания, где требуется выбрать один или несколько вариантов ответа из предложенных.

-интерактивные задания – задания, в которых заложен компьютерный контроль этапов выполнение и ошибок, имеется система подсказок для выбора следующего шага, система ветвлений в зависимости от результатов выполнения первого этапа.

На этапе «Контроль»:

-используются задания с выбором ответа, с необходимостью ввода ответа с клавиатуры, или с помощью устройств Activote.

Электронные учебники и пособия, интерактивное оборудование XPlorer GLX, использую на самых различных этапах урока: при изучении нового материала, для закрепления полученных знаний, контроля знаний, выполнения лабораторных работ, получение дополнительной информации для урока.

А так как химия – наука экспериментальная, то помощь компьютера в данном случае просто необходима. Химические опыты, проводятся в реализованной на экране монитора лаборатории, оснащенной необходимыми реактивами и лабораторным оборудованием. Большое внимание здесь уделяется соблюдению правил техники безопасности. Используя виртуальные реактивы и оборудование, можно проводить опыты так же, как в реальной лаборатории. При этом у учащихся возрастает познавательный интерес, развиваются навыки работы с соблюдением правил техники безопасности, умения наблюдать, выделять главное и делать выводы по наблюдениям. Появляется возможность постановки опытов не только в процессе изложения нового, но и при закреплении материала, обобщении знаний, решении экспериментальных задач. При выполнении виртуальных опытов происходит экономия учебного времени, которую целесообразно использовать для решения творческих экспериментальных задач, закрепления материала или правильного осмысления сути происходящих реакций. «Виртуальная лаборатория» побуждает учащихся экспериментировать и получать удовлетворение от собственных открытий, формирует учебно-познавательные и информационные компетенции.

В завершение можно сделать вывод, что ИКТ, безусловно, важная и неотъемлемая составляющая современного преподавания. Но их использование на уроке должно быть продуманным, целесообразным и грамотным. Одним словом, профессиональным. Моя дальнейшая педагогическая деятельность предполагает расширение работы в рамках новых информационных технологий, поиск и освоение новых методов работы с компьютером при изучении химии и биологии в целях повышения качества образования, активизации познавательного интереса, учащихся к предмету.

Литература:

1.Зуева М.В. Развитие учащихся при обучении химии // М.,1978
2.Кулиев С.И., Степанова Н.А.  Развитие химических способностей при использовании экспериментальных заданий. // Химия в школе, 2005 г, № 10
3.Макотрова Г.В.  Интернет на уроке химии. // Химия в школе 2009. – № 10.

Химический состав организма челове

Для того чтобы понять, как устроены и как функционируют живые организмы, необходимо прежде всего знать, из каких веществ они построены, как эти вещества образуются и как молекулы этих веществ объединяются, чтобы образовать те или иные части живого организма. Эти вопросы изучает биохимия. Подробное изучение биохимии невозможно без знания химии, особенно органической и физической, и не входит в задачи школьного курса биологии. Мы рассмотрим здесь лишь наиболее важные группы веществ, входящих в состав живого, их функции в живых организмах и основные пути обмена этих веществ. 

Клетки большинства живых организмов имеют сходный химический состав, но он существенно отличается от химического состава окружающей неживой среды. В первую очередь эти различия касаются структуры химических соединений, входящих в состав клеток. Кроме того, хотя в клетках можно обнаружить многие из 92 природных химических элементов, они представлены там в других пропорциях, чем в неживой природе. 

Среди неорганического материала поверхностного слоя нашей планеты 98 % массы составляют кислород (О), кремний (Si), алюминий (Al), железо (Fe). 

Однако в живой материи те же 98 % массы всех элементов составляют кислород (О), углерод (С), водород (Н), азот (N). 
Сравнение состава земной коры и живых организмов приведено на рисунке.

Еще около 1,8 % составляют в сумме такие элементы. как фосфор (Р), сера (S), натрий (Na), калий (K), кальций (Ca), магний (Мg) и хлор (Сl). Все эти одиннадцать элементов относят к макроэлементам:

O, C, H, N, P, S — органогенные элементы + Na, K, Ca, Mg, Cl = макроэлементы.

Первые шесть элементов (водород, кислород, углерод, азот, фосфор и сера) входят в состав органических веществ и называются органогенными элементами. Они составляют основную массу органических веществ клетки — белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот.

На долю всех макроэлементов приходится примерно 99,9 %  массы тела человека. 

Кроме того, два из них, водород и кислород, входят в состав воды — соединения, которое содержится в клетках в наибольшем количестве из всех (70–90 %) и без которого жизнь невозможна. Остальные макроэлементы (натрий, калий, кальций, магний, хлор) в основной своей массе находятся не в составе органических соединений, а присутствуют в организме в виде солей как в растворенном, так и в твердом состоянии. 

Примерный элементный состав тела человека показан на рисунке.

Микроэлементы. Эти элементы составляют менее 0,01 % от сухой массы организмов. К этой группе элементов относят железо (Fe), цинк (Zn), медь (Сu), кобальт (Co), марганец (Mn), молибден (Mo), хром (Cr), йод (I) (йод), фтор (F). Каждый из них составляет менее сотой доли процента, а в сумме они представляют около 0,2 % массы живых клеток. Хотя содержание микроэлементов в клетке чрезвычайно мало, они необходимы для жизнедеятельности живых организмов.

ПРИМЕРЫ ФУНКЦИЙ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

 Ультрамикроэлементы. В состав этой группы входят элементы, содержание которых в организме крайне мало — менее 10−610−6% от сухой массы (иногда менее 10−1210−12 %), но которые существенны для жизни. К этим элементам относятся селен (Se), бор (B), ванадий (V) и некоторые другие. Некоторые элементы этой группы, как и микроэлементы, входят в состав ферментов и существенны для проявления их активности. В частности, селен обнаружен в составе глутатионредуктазы — фермента, от которого зависит окислительно-восстановительные процессы в клетке.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Хотя основу живых организмов составляют органические соединения, в ней также встречаются соединения, которые присутствуют в неживой природе. Из всех органических и неорганических веществ живые организмы в наибольшем количестве содержат воду. Ее содержание колеблется от 60 до 95 %. Оно зависит от вида и возраста организма, может быть различным в разных частях организма. Например, семена растений содержат лишь 10–15 % воды. В сердце человека вода составляет около 80 %, а медуза на 95 % состоит из воды.  Вода важна для всех живых организмов по двум причинам. Во-первых, составляя основную массу организма, она является той средой, в которой существуют все другие компоненты живого. Во-вторых, вода участвует во многих биохимических реакциях, приводящих к образованию или распаду многих органических соединений. Кроме того, для многих организмов вода является средой обитания. 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Вода — полярная молекула: так как кислород более электроотрицателен, чем водород, и стягивает на себя электронную плотность, на атоме О имеется частичный отрицательный (δ–), а на атомах Н — частичный положительный (δ+) заряд.

Между О одной молекулы воды и Н другой молекулы воды возникает водородная связь. В жидкой воде водородные связи образуются между всеми молекулами, однако молекулы перемещаются, что может сопровождаться разрывом водородных связей и образованием новых. 

Когда вода кипит, все водородные связи между молекулами воды должны быть разорваны, чтобы молекулы по отдельности «улетали» в пар. На разрыв водородных связей тратится энергия. Поэтому по сравнению с неполярными веществами примерно той же молекулярной массы, например метаном CH4CH4, вода имеет высокую температуру плавления и кипения, высокую теплоемкость. 

Эти свойства важны для живых систем: благодаря высокой теплоемкости воды живые организмы, а также водоемы медленно нагреваются и медленно остывают, а внутри них тепло успевает равномерно распределяться по всему объему (все части нашего тела имеют близкую температуру).

В структуре льда молекулы воды также связаны водородными связями. Лед легче воды и плавает над ее поверхностью. Это защищает водоемы от полного промерзания зимой, так что организмы могут выживать подо льдом.

ГИДРОФИЛЬНОСТЬ И ГИДРОФОБНОСТЬ

Вода играет в живых системах роль универсального растворителя. По принципу «подобное растворяется в подобном» в ней растворяются вещества полярной или ионной природы, так как частицы этих веществ содержат частичные или полные заряды и могут взаимодействовать с молекулами воды. Например, к ионам притягиваются противоположно заряженные части молекул воды, в результате чего ион гидратируется, приобретая гидратную оболочку — оболочку из молекул воды (см. рис.). Полярные молекулы, такие как этиловый спирт, тоже образуют водородные связи и гидратируются. На рисунке показано растворение поваренной соли NaCl в воде и гидратация соответствующих ионов.

Если полярные или ионные вещества не растворяются в воде, они ею тем не менее смачиваются (идет взаимодействие воды с поверхностью). Растворяющиеся в воде или смачиваемые ею вещества называются гидрофильными. Примеры гидрофильных веществ — соли, этанол, соляная и уксусная кислоты, сахары, растворимые белки и др. 
Вещества, молекулы которых неполярны, плохо растворяются в воде и не смачиваются ею. Их молекулы не способны взаимодействовать с молекулами воды и образовывать водородные связи. Нахождение их молекул среди молекул воды энергетически невыгодно. Они как бы стремятся минимизировать площадь поверхности контакта с водой, то есть «избегают воды» — это гидрофобные вещества (от греч. «гидрос» — вода, «фобео» — боюсь).  Эти вещества обычно образуют в воде отдельную фазу — взвесь капелек (эмульсию, например, молочный жир в молоке) или отдельный слой, который в зависимости от плотности тонет (например, фенол) или всплывает (например, растительное масло или бензин) в воде.

Поскольку разность электроотрицательностей углерода и водорода низка, к гидрофобным веществам относятся углеводороды — органические молекулы, построенные только из атомов С и Н, например парафин, бензин, керосин (это смеси природных углеводородов нефти).  

Схема расслаивания эмульсии масла в воде приведена на рисунке.

ИОНЫ

Неорганические  вещества в живых клетках помимо воды представлены в основном в виде растворенных солей. Их содержание в живых организмах составляет около 1 %. В наибольших количествах присутствуют катионы Na+,K+,Ca2+,Mg2+Na+,K+,Ca2+,Mg2+ и анионы хлорид Cl−Cl−, фосфаты PO2−4PO42−, карбонаты  CO2−3CO32−. Важно отметить, что содержание ионов в клетке и окружающей ее среде значительно различаются. Так, в клетках всегда значительно выше содержание калия, магния и ниже содержание натрия и кальция. Это обеспечивается активным переносом этих ионов через клеточную мембрану, который осуществляется специальными белками — ионными насосами. Многие катионы, особенно Mg2+Mg2+, находятся в клетке не в свободном состоянии, а в виде солей нуклеиновых кислот и нуклеотидов. Анионы фосфорной и угольной кислоты играют в живых организмах важную роль буферных систем, поддерживающих постоянное значение кислотности  (концентрации ионов водорода H+H+) в цитоплазме и внеклеточных жидкостях организма.

КИСЛОТНОСТЬ И БУФЕРЫ

Другие неорганические вещества образуют комплексы с белками, например входят в состав ферментов, играя важную роль в процессах катализа. В такой форме участвуют в жизнедеятельности клеток соединения железа, серы, марганца, меди, цинка, кальция, кобальта и др. Некоторые неорганические компоненты входят в состав важных органических веществ, например магний — в состав хлорофилла, а йод — в состав гормонов щитовидной железы. Особо следует отметить остатки фосфорной кислоты, входящие в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот и играющие важную роль в энергетических и генетических процессов в клетке.

Неорганические вещества содержатся в некоторых живых организмах в виде нерастворимых твердых веществ. Это прежде всего скелетные образования: кости позвоночных, состоящие в основном из фосфата кальция, раковины моллюсков и фораминифер, построенные из углекислого кальция, панцири диатомовых водорослей, образованные из окиси кремния. Кроме того, неорганические соли, главным образом кальциевые,  входят в качестве компонентов,  повышающих прочность и жесткость, в ряд структурных образований, построенных в основном из органических веществ, например в хитиновые покровы членистоногих, в межклеточное вещество растений.