BLOKI TEMATYCZNE PODRĘCZNIKA

Strony multimedialnego podręcznika zostały opracowane według jednolitych reguł. W lewej części ekranu znajduje się tekst. Wybranie wyróżnionych słów pozwala na uzyskanie dodatkowych informacji o nieznanym terminie. Po prawej stronie ekranu umieszczono elementy wzbogacające treści podręcznika: filmy, animacje, interaktywne rysunki, schematy, zdjęcia oraz modele. Sekwencje fil­mowe i animacje, po uruchomieniu, mogą być w dowolnym momencie emisji zatrzymane lub cofnięte w celu powtórnej prezentacji. Filmy stanowić mogą zarówno integralny element lekcji, jak i instrukcję wizualną wykonania ekspe­rymentu chemicznego. Animacje prezentują budowę atomów, wyjaśniają me­chanizmy reakcji chemicznych, ułatwiają rozwiązywanie zadań rachunkowych. Modele pierwiastków i związków chemicznych, ich wzory sumaryczne i strukturalne, a także rysunki i wykresy mogą być prezentowane w różny spo­sób. Pozwala to na zgodny z intencjami nauczyciela i oczekiwaniami ucznia wybór przykładów, wyjaśniających dane zjawiska czy procesy chemiczne. Nie­które modele związków chemicznych są prezentowane jako dynamiczne obrazy trójwymiarowe (anaglify), co pozwala na obserwację struktury wybranych związków. Obejrzenie takiego obrazu wymaga użycia dwubarwnych okularów. Każdy dział tematyczny zakończony jest powtórką zawierającą podsumowanie materiału szczegółowo omówionego w danym rozdziale. Korzystanie z Powtórki ułatwi uczniom prowadzenie notatek i przygotowanie się do sprawdzianów. Wybór testu następuje przez wskazanie tematu z wykazu tytułów testów przygotowanych dla danego rozdziału. Każdy test składa się z 10 pytań wielokrotnego wyboru. Kolejność pytań jest losowana, podobnie jak kolejność propozycji odpowiedzi (dystrakto- rów i westraktorów). Przed przystąpieniem do udzielania odpowiedzi na pytania testowe należy określić przebieg testowania.

INTERAKTYWNA GRAFIKA PODRĘCZNIKA

Podręcznik „Organie Chemistry CD-ROM” wyposażono w inte­raktywną grafikę, animacje oraz szereg ćwiczeń manualnych, a podręcznik „Ma- stering Chemistry’ w indywidualne zestawy zadań domowych oraz aktywne łączniki z kilkoma innymi podręcznikami chemii ogólnej [8, 9], Dyski CD-ROM dołączone do niektórych podręczników, np. „Chemistry in Motion”, zawierają kilkaset rysunków i sekwencji filmowych wraz z opisami ich efektywnego sto­sowania podczas wykładów oraz pokazy wielu doświadczeń chemicznych, które można przeprowadzić na wykładach [10], Studenci korzystający z dysku CD- ROM pt. „Saunders Interactive General Chemistry CD-ROM” mogą być bezpo­średnimi świadkami przebiegu reakcji chemicznych nie tylko podczas wykładu, ale i poza uczelnią – podczas indywidualnego uczenia się [11], Z kolei program „Molecules-3D Molecular Model Building Software” pomoże im budować czą­steczki związków chemicznych (polimery, biomolekuły), poddawać je rotacji i oglądać w trzech wymiarach [12], Mając na uwadze powyższe tendencje, jak również wyniki innych badań własnych, podjęliśmy zadanie zmierzające do opracowania i zrealizowania pod­ręczników multimedialnych do nauczania chemii na różnych poziomach eduka­cyjnych [13, 14], Te zakrojone na dużą skalę prace rozpoczyna podręcznik „Chemia z elementami ekologii” przeznaczony do nauczania chemii na pozio­mie gimnazjum [15], Podręcznik ten składa się z trzech części (każda na dwóch dyskach CD-ROM): 1. Podstawy chemii, 2. Typy związków nieorganicznych,Węgiel i jego związki.

PRACA Z PODRĘCZNIKIEM ELEKTRONICZNYM

Praca z podręcznikiem elektronicznym przebiegać będzie w warunkach odmiennych przede wszystkim z technicznego punktu wi­dzenia. W wypadku podręcznika obudowanego każdy nowy kanał przekazu wiązał się z określonym urządzeniem technicznym, podczas gdy podręcznik multimedialny pozwala na zebranie całości materiału merytorycznego w prze­strzeni, na którą składają się odtwarzacz wideodysków oraz dysk CD-ROM lub DVD, zapewniające pracę w systemie interakcyjnym. Nowe nośniki informacji podnoszą nie tylko jakość przekazu, ale usprawniają dostęp do dowolnego frag­mentu zarejestrowanych treści. Rozwój elektroniki użytkowej stwarza tym sa­mym dla podręcznika audiowizualnego nową szansę, a jego elektroniczna postać stać się może urzeczywistnieniem idei tego podręcznika – jego rzeczywistą kon­kretyzacją .W krajach zachodnich dostępnych jest już wiele podręczników, których obu­dowę stanowią dyski CD-ROM, jak np. „General Chemistry”, zapewniający uczącym się w pełni interakcyjne warunki pracy, czy podręczniki „Chemistry Interactive i „Discover Chemistry”, umożliwiające korzystanie z serii interak­cyjnych ćwiczeń o wzrastającym poziomie złożoności [5, 6, 7], Dyski te towa­rzyszą podręcznikom w wersji dla nauczyciela (materiały do nauczania i pre­zentowania na lekcji) i dla studenta (materiały uzupełniające, również na taśmie wideo). Umieszczone na nich fotografie, trójwymiarowe modele, animacje inspi- rują wyobraźnię i kreatywność, co zapewnia interakcję ze strony uczących się. Korzystając z nich można zobaczyć, usłyszeć i modelować przebieg reakcji chemicznych.

BUDOWA I PODZIAŁ PODRĘCZNIKA

Podział poszczególnych rozdziałów podręcznika na bloki informa­cyjne, metodyczne, korelacyjne i kontrolne umożliwia niezależne korzystanie z jego poszczególnych fragmentów. Zawarte w nim pytania, problemy, wska­zówki alternatywnego korzystania z wideoprogramów oraz obszerny wykaz literatury ogólnodydaktycznej i specjalistycznej przyczyniają się do optymaliza­cji pracy dydaktycznej oraz jej unowocześnienia. Podręcznik ułatwia dostoso­wanie wideoprogramów do założonych celów dydaktycznych oraz samodzielną pracę studentów .Przygotowanie podręcznika spełniającego wymienione zadania nastręcza trudności przede wszystkim natury technicznej. Nadzieję na ich przezwyciężenie pokłada się coraz częściej w podręcznikach multimedialnych na dyskach CD-ROM. Praca z podręcznikiem multimedialnym tego typu winna polegać na stawianiu ucznia w sytuacji badawczej oraz tworzeniu warunków do samodziel­nego prowadzenia badań – szukanie odpowiedzi na pytania, rozwiązywanie problemów teoretycznych i praktycznych. Podręcznik audiowizualny winien mieć ścisły związek z konkretnym programem nauczania i respektować normy i zasady procesu nauczania-uczenia się. Zastąpienie podręcznika tradycyjnego podręcznikiem multimedialnym otwiera wiele nie stosowanych dotychczas dróg działania, dostępnych w nowej technologii kształcenia. Podręcznik multimedial­ny, oprócz funkcji informacyjnej, winien zatem pełnić funkcję kierującą i ba­dawczą (wskazywanie dróg samodzielnej pracy użytkownika i rozwijanie my­ślenia twórczego), funkcję ćwiczeniową i stymulatywną (zachęcanie użytkowni­ka do realizacji zadań i ćwiczeń kształcących jego sprawności) oraz funkcję samokształceniową i wychowawczą (ułatwianie użytkownikowi prowadzenia autokontroli i samooceny).

PODRĘCZNIK DO CHEMII

Zadaniem tego typu pozycji jest uczynienie chemii przedmiotem frapującym i bardziej zrozumiałym przez rozbudzenie zainteresowania młodzieży pracami laboratoryjnymi oraz uaktywnienie jej naturalnych pasji badawczych. Każdy z sześćdziesięciu pokazów opisanych w książce „Chemia, która zadziwia ’ zawiera spis niezbędnych odczynników chemicznych (z optymalnymi ilościami reagentów) oraz sprzętu laboratoryjnego, a także metodykę przygotowania i przeprowadzenia eksperymentu. Dołączone programy komputerowe przedsta­wiają wybrane procesy chemiczne w szerszym kontekście merytorycznym. Każ­dy z nich wymaga aktywnej pracy użytkownika, która polega na samodzielnym modelowaniu przebiegu reakcji chemicznych, zapisywaniu ich przebiegu za pomocą równań reakcji, a także rozwiązywaniu zadań .W sytuacji, gdy obudowa ma stanowić podstawowy element podręcznika au­diowizualnego, przejmując na siebie znaczną część treści merytorycznych, przy­gotowanie odpowiednich materiałów traktuje się jako zadanie nadrzędne wzglę­dem tworzonego podręcznika, jak to miało miejsce w wypadku podręcznika „Niektóre problemy dydaktyki chemii – kurs audiowizualny”. Podręcznik ten wraz z zestawem kaset magnetowidowych stanowi jednolity element kształcenia i pomoc naukową dla dydaktyków nauk przyrodniczych, studentów (zarówno w czasie zajęć obowiązkowych, jak i podczas samodzielnej nauki), nauczycieli szkół gimnazjalnych i licealnych (pragnących doskonalić swoje kwalifikacje zawodowe) oraz doradców metodycznych. Treść podręcznika obejmuje cztery grupy tematyczne: zagadnienia ogólne z dydaktyki chemii, metody nauczania, środki dydaktyczne, wybrane problemy organizacji procesu nauczania-uczenia się chemii.

CHEMIA Z ELEMENTAMI EKOLOGII

Przegląd i ocena aktualnych podręczników do nauczania chemii pozwalają twierdzić, że coraz większa ich liczba ma nie tylko bogatą i staranną szatę gra­ficzną, lecz jest dodatkowo obudowana zestawem środków dydaktycznych. Elementy obudowy konkretnego podręcznika traktować trzeba jako swoiste jego części, dołączone do niego w chwili, gdy on sam już istniał i działał. Przykład podręcznika obudowanego stanowi książka „Edukacyjne programy komputero­we w nauczaniu chemii”, która stawia sobie za cel dostarczenie czytelnikom przykładów programów komputerowych o różnej strukturze i odmiennej meto­dyce wykorzystania. Programy te w wersji pełnej lub demonstracyjnej umiesz­czono na dyskietkach, a sposób ich stosowania opisano w podręczniku .Z odmienną sytuacją dydaktyczną mamy do czynienia w wypadku podręcz­ników pisanych od początku z zastosowaniem wielu kodów przekazu informacji i mających jednolitą strukturę z przygotowaną obudową (przezrocza, foliogra­my, kasety wideo). Opisany przypadek dobrze ilustruje struktura książki „Che­mia, która zadziwia”. Dołączone do niej dyskietki z programami komputerowy­mi o charakterze multimedialnym pozwalają nie tylko na obserwację przedsta­wionych w książce eksperymentów chemicznych, ale stwarzają możliwość pro­wadzenia symulowanej analizy przebiegu danego zjawiska w zależności od za­danych przez czytelnika parametrów. Książka ta omawia zarówno pokazy łatwe do przeprowadzenia, jak i pokazy obarczone pewnym ryzykiem laboratoryjnym.

KOMPUTEROWY ZBIÓR

Przedstawiony komputerowy zbiór eksperymentów pozwala również na stwierdzenie faktu, w których przypadkach zalecane są szczególne warunki ostrożności oraz bezpieczeństwa w pracy, a także w jaki sposób je zachować podczas wykonywania wybranych eksperymentów. Istnieje też możliwość ko­rzystania z przedstawionej bazy danych w aspekcie autorów zamieszczających opisy różnych doświadczeń w swych podręcznikach. Konkretne doświadczenie zamieszczone w podręczniku określonego autora może być pewną modyfikacją znanego już wcześniej doświadczenia opublikowanego przez innego autora w innej publikacji i przed wieloma laty. Zbiór ten pozwala na znalezienie różnic w istniejących opisach, a także odszukanie publikacji, w których dany opis został zamieszczony jako pierwszy. Istotnym walorem korzystania z omawianego zbioru doświadczeń chemicz­nych zarejestrowanym na dysku komputerowym CD jest również objętość nośnika informacji, a także czas, w którym można odnaleźć opis doświadczenia, dane dotyczące substratów czy produktów reakcji, równań reakcji chemicznych, efektów energetycznych towarzyszących poszczególnym reakcjom itd. Na dysku zarejestrowanych jest około tysiąca różnych doświadczeń chemicznych, które opisane były w kilkudziesięciu podręcznikach szkolnych, czyli jeden dysk CD zawiera informację, która w pierwotnych warunkach zarejestrowane były w wielu podręcznikach. Tak duże zgromadzenie informacji chemicznych, doty­czących eksperymentów, możliwe było jedynie na nośniku o dużej pojemności i o małych gabarytach, jakim jest dysk komputerowy. Również szybkość działa­nia programu i wyszukiwania określonych informacji jest bardzo duża, niemal natychmiastowa po podaniu odpowiednich komend.

PODOBNY SPOSÓB KORZYSTANIA

W podobny sposób można korzystać z programu komputerowego, jeżeli za­interesowani jesteśmy produktami reakcji. Wówczas otrzymamy liczbę do­świadczeń, w których dany produkt powstaje, oraz ich poszczególne opisy, po­zwalające na wykonanie wybranych eksperymentów. Możliwości korzystania z podanego zbioru danych są wielorakie, a podany przykład jest tylko próbą zasygnalizowania jego możliwości. Jeżeli użytkownik programu, będącego zbio­rem danych dotyczących różnych doświadczeń chemicznych, na przykład na­uczyciel, będzie przygotowywał się do lekcji na określony temat, a interesują go reakcje chemiczne, w których zachodzą procesy utleniająco redukujące i którym towarzyszą różne efekty energetyczne, to korzystając z bazy danych może uzy­skać informacje o tych doświadczeniach, w których przebiegają interesujące go procesy. Tak więc w zależności od rodzaju zagadnień czy treści, które są reali­zowane na lekcji, może nauczyciel wielostronnie wykorzystywać podany zbiór danych. Kolejnym aspektem, za którym przemawiało utworzenie zbioru danych dotyczących doświadczeń chemicznych realizowanych na wszystkich szcze­blach procesu edukacyjnego, był stan zaopatrzenia poszczególnych szkół w od­powiednie środki dydaktyczne. Przygotowując się do lekcji na określony temat, nauczyciel może zweryfikować potrzeby sprzętowe, niezbędne do przeprowa­dzenia wybranego eksperymentu, ze stanem faktycznym i możliwościami jakimi dysponuje. Możliwa jest więc w przygotowaniach do lekcji weryfikacja pew­nych doświadczeń w aspekcie takich środków dydaktycznych, jak szkło labora­toryjne, sprzęt laboratoryjny, odczynniki chemiczne i na przykład różnego typu modele.

KAŻDY ZBIÓR INFORMACJI

Każdy zbiór informacji, dotyczący konkretnego, wybranego eksperymentu zawiera odpowiednie dane. Należą do nich: tytuł eks­perymentu, nazwy substratów, wzory chemiczne substratów, stany skupienia substratów, nazwy produktów, wzory chemiczne produktów, stany skupienia produktów, typy reakcji chemicznych, efekty energetyczne poszczególnych re­akcji chemicznych, czynności laboratoryjne, które eksperymentator musi prze­prowadzić, aby dane doświadczenie wykonać, sprzęt laboratoryjny, niezbędny do wykonania wybranego doświadczenia, szczegółowy opis – instrukcja do­świadczenia chemicznego – oraz równania reakcji chemicznych, zachodzących w danym doświadczeniu. Ponadto baza danych zawiera informacje dotyczące imienia i nazwiska autora książki, z której zaczerpnięto dane doświadczenie, tytuł publikacji, jej rodzaj, (np. książka dla uczniów liceum, podręcznik dla techników), wydawnictwo i rok wydania, numery stron, na których znajduje się wybrane doświadczenie, oraz uwagi. Walory metodyczne i dydaktyczne takiego zbioru są oczywiste. Zarówno do­świadczony nauczyciel, który wykonuje na lekcjach eksperymenty od wielu już lat, jak i młody absolwent studiów wyższych, dopiero przystępujący do wyko­nywania zawodu nauczycielskiego, może z powodzeniem korzystać z propono­wanego przez nas zbioru danych. Będzie to ułatwiać chociażby samo przygoto­wanie się nauczyciela do lekcji od strony formalnej. Znając rodzaj substratów, które należy użyć, aby wykonać określone reakcje chemiczne, można uruchomić program w funkcji wyszukiwania substratów. Użytkownik opisanej bazy danych uzyska w ten sposób informację o liczbie doświadczeń, która zawiera określony substrat reakcji, ich szczegółowe instrukcje, pozwalające na dokładne przepro­wadzenie doświadczeń.

CZEGO OCZEKUJEMY?

Czego więc oczekujemy od doświadczenia laboratoryjnego? Jakie warunki musi spełniać eksperyment, aby stał się zadaniem badawczym? Z przedstawio­nych uwag na temat doświadczeń laboratoryjnych można wysnuć pewne postu­laty, które w rozwinięciu przedstawiają się następująco:Doświadczenia laboratoryjne nie mogą stanowić struktury oderwanej, mieszczącej się poza zasadniczym procesem poznawczym, powinny być ele­mentem składowym strukturalnie ujmowanych czynności badawczych;Poza sprawnością manualną doświadczenia laboratoryjne powinny kształ­cić sprawność intelektualną, wiążąc harmonijnie przygotowanie teoretyczne z praktycznym, pracę intelektu z pracą rąk;Doświadczenia laboratoryjne powinny scalać doznania uczniów pochodzą­ce z bezpośrednich kontaktów z przyrodą z szeroko pojętą wiedzą teoretyczną – modelami teoretycznymi;Doświadczenia powinny dostarczać jak najwięcej przeżyć spostrzeżenio­wych, kształtować twórcze postawy uczniów wobec nauki, przyrody i wobec naturalnego środowiska człowieka, a więc powinny służyć ich wychowaniu;Pod względem technicz ym powinny być możliwe do szybkiego i bez­piecznego wykonania przez uczniów. Wynika stąd, iż nauczyciel przystępujący do zorganizowania doświadczenia na lekcji musi odpowiedzieć sobie na szczególnie dużo różnorodnych pytań, doty­czących sfery merytorycznej i metodycznej procesu edukacyjnego.Z wymienionych względów, ukazujących ogromną rolę komputerów i pro­gramów komputerowych w procesie edukacyjnym, a także z rangi, jaką mają doświadczenia i eksperymenty chemiczne wykonywane przez uczniów na lek­cjach związanych z zagadnieniami ochrony środowiska naturalnego człowieka, a także na lekcjach bloku przedmiotowego „przyroda”, postanowiono przygoto­wać zbiór doświadczeń i eksperymentów chemicznych, na dysku komputero­wym CD, który zawiera kilkaset opisów doświadczeń i eksperymentów, zgodnie z założeniami edukacyjnymi.