2026 жылғы 10 қазанда «Ұлы дала ұстазы» халықаралық ғылыми-педагогикалық журналы мен «Педагогикалық даму» республикалық ғылыми-әдістемелік орталығының ұйымдастыруымен өткен «Білім берудегі жаңа трендтер: педагогикалық идеялар мен дағдылар, үздік тәжірибелер» атты республикалық тәжірибе алмасу онлайн-конференциясында баяндама жасап, өзінің педагогикалық тәжірибесімен бөлісті.

Юлдаш Обиджан Сайфуллаулы

Түркістан облысы Кентау қаласының

Қарнақ ауылы Шаш-төбе жалпы білім беретін мектептің

химия пәні мұғалімі

Аннотация

Мақалада химия пәнін оқытуда жасанды интеллект технологиялары мен виртуалды зертханаларды қолданудың педагогикалық мүмкіндіктері қарастырылады. Қазіргі білім беру жүйесіндегі цифрлық трансформация жағдайында оқушылардың зерттеушілік құзыреттілігін, ғылыми дүниетанымын, сыни ойлауын және тәжірибелік дағдыларын дамыту жолдары талданады. Химия сабақтарында виртуалды тәжірибелерді, интерактивті модельдерді, цифрлық платформаларды және жобалық оқыту әдістерін тиімді пайдалану тәсілдері ұсынылады. Сонымен қатар жасанды интеллект құралдарының оқу материалдарын саралаудағы, химиялық үдерістерді түсіндірудегі және зерттеушілік тапсырмаларды ұйымдастырудағы рөлі сипатталады. Мақалада оқушылардың пәнге қызығушылығын арттыруға бағытталған практикалық тапсырмалар мен сабақ үлгілері берілген.

Түйін сөздер: химия, жасанды интеллект, виртуалды зертхана, цифрлық технология, зерттеушілік құзыреттілік, инновациялық оқыту, химиялық эксперимент, сыни ойлау, ғылыми сауаттылық, жобалық оқыту.

Кіріспе

Қазіргі білім беру жүйесі ғылыми-технологиялық прогрестің қарқынды дамуымен тығыз байланысты. Ақпараттық технологиялар мен жасанды интеллект жүйелерінің кеңінен қолданылуы оқыту мазмұны мен әдістемесін жаңғыртуға мүмкіндік беріп отыр. Бүгінгі білім беру үдерісінде оқушылардың тек теориялық білімді меңгеруі жеткіліксіз. Олар алған білімін тәжірибеде қолдана білуі, ғылыми мәселелерді талдауы, зерттеу жүргізуі және өздігінен қорытынды жасауы қажет.

Химия – табиғаттағы заттардың құрамын, құрылысын, қасиеттерін және өзгерістерін зерттейтін маңызды жаратылыстану ғылымдарының бірі. Химия пәнін оқыту барысында оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, зерттеушілік дағдыларын дамыту және қоршаған ортадағы химиялық құбылыстарды түсіндіру басты міндеттердің қатарында.

Дәстүрлі химия сабақтарында теориялық түсіндіру мен зертханалық тәжірибелерге ерекше көңіл бөлінеді. Алайда кейбір білім беру ұйымдарында зертханалық құрал-жабдықтардың жеткіліксіздігі, реактивтердің шектеулі болуы немесе қауіпсіздік талаптары белгілі бір тәжірибелерді орындауға мүмкіндік бермеуі мүмкін.

Осындай жағдайда виртуалды зертханалар мен цифрлық модельдеу технологиялары оқу үдерісін толықтырудың тиімді құралы бола алады.

Виртуалды зертханалар оқушыларға химиялық құбылыстарды көрнекі түрде бақылауға, тәжірибенің шарттарын өзгертуге, алынған нәтижелерді салыстыруға және химиялық заңдылықтарды тереңірек түсінуге мүмкіндік береді.

Сонымен қатар жасанды интеллект құралдары мұғалімге деңгейлік тапсырмалар құрастыруға, күрделі тақырыптарды түсіндіруге, зерттеу сұрақтарын әзірлеуге және оқушылардың танымдық белсенділігін арттыруға көмектесе алады.

Мақаланың мақсаты – химия сабақтарында жасанды интеллект пен виртуалды зертханаларды тиімді пайдалану арқылы оқушылардың зерттеушілік құзыреттілігін, ғылыми сауаттылығын және шығармашылық қабілеттерін дамытудың әдістемелік жолдарын ұсыну.

Негізгі бөлім

1. Химия пәнін оқытудағы инновациялық технологиялардың маңызы

Қазіргі білім беру жүйесінде инновациялық технологияларды қолдану оқушылардың пәнге деген қызығушылығын арттырумен қатар, олардың оқу әрекетіне белсенді қатысуына жағдай жасайды.

Химия пәнінің ерекшелігі – теориялық білім мен практикалық тәжірибенің өзара тығыз байланысында. Оқушы химиялық реакциялардың теңдеулерін жаттап қана қоймай, олардың жүру жағдайларын, нәтижелерін және күнделікті өмірдегі маңызын түсінуі қажет.

Инновациялық оқыту технологиялары осы міндеттерді жүзеге асыруға бағытталады.

Мысалы, «Қышқылдар мен негіздер» тақырыбын меңгерту кезінде оқушыларға тек анықтамалар мен формулаларды ұсыну жеткіліксіз. Олар қышқылдық және сілтілік ортаның ерекшеліктерін түсініп, индикаторлардың түс өзгерісін бақылап, алынған нәтижелерді салыстыруы қажет.

Мұндай сабақтарды ұйымдастыруда интерактивті модельдер, виртуалды зертханалар және зерттеушілік тапсырмалар тиімді қолданылады.

Инновациялық технологиялардың негізгі артықшылықтары – күрделі химиялық үдерістерді көрнекі түсіндіру, оқушылардың дербес әрекетін ұйымдастыру, тапсырмаларды саралау және жедел кері байланыс беру мүмкіндігі.

Дегенмен цифрлық технологиялар нақты зертханалық жұмыстарды толық алмастырмайды. Химиялық құралдармен жұмыс істеу, қауіпсіздік ережелерін сақтау, заттардың қасиеттерін бақылау және өлшеу дағдылары нақты тәжірибелер арқылы да қалыптастырылуы тиіс.

Сондықтан химия пәнін оқытуда дәстүрлі зертханалық жұмыстар мен заманауи цифрлық мүмкіндіктерді өзара үйлестіру маңызды.

2. Виртуалды зертханаларды қолданудың педагогикалық тиімділігі

Виртуалды зертхана – химиялық тәжірибелер мен үдерістерді компьютерлік ортада модельдеуге мүмкіндік беретін цифрлық білім беру құралы.

Виртуалды зертханалардың басты ерекшелігі – оқушылардың белгілі бір химиялық құбылысты бірнеше рет бақылауына, тәжірибе шарттарын өзгертуіне және нәтижелерді салыстыруына мүмкіндік беруі.

Химия сабақтарында PhET Interactive Simulations, ChemCollective Virtual Lab және басқа да цифрлық зертханалық ресурстарды қолдануға болады.

Мысалы, PhET платформасындағы молекулалық модельдер арқылы оқушылар атомдар мен молекулалардың құрылысын, химиялық байланыстардың түзілуін және заттардың қасиеттерін көрнекі түрде зерттей алады.

ChemCollective виртуалды зертханасы ерітінділермен жұмыс істеуге, концентрацияларды есептеуге және кейбір зертханалық әрекеттерді модельдеуге мүмкіндік береді.

Виртуалды зертханаларды пайдалану барысында оқушылар тек дайын нәтижені бақылаушы емес, зерттеу үдерісінің белсенді қатысушысы болуы қажет.

Осы мақсатта мұғалім тәжірибе алдында проблемалық сұрақ ұсынып, оқушылардан болжам жасауды талап етеді.

Мысалы, «Ерітінді концентрациясы артқан жағдайда оның қасиеттері қалай өзгереді?» деген сұрақ бойынша оқушылар өз болжамдарын ұсынады.

Кейін виртуалды модель арқылы әртүрлі концентрациядағы ерітінділерді салыстырып, алынған нәтижелерді талдайды.

Бұл тәсіл оқушылардың бақылау, салыстыру, болжам жасау және ғылыми қорытынды шығару дағдыларын дамытуға ықпал етеді.

3. Жасанды интеллект технологияларын химия сабақтарында қолдану

Жасанды интеллект қазіргі педагогикалық тәжірибеде оқу материалдарын дайындау мен оқу әрекетін ұйымдастырудың қосымша құралы ретінде қарастырылады.

Химия сабақтарында жасанды интеллектті бірнеше бағытта тиімді қолдануға болады.

Бірінші бағыт – күрделі химиялық ұғымдарды түсіндіру.

Химия пәнінде атом құрылысы, химиялық байланыс, тотығу-тотықсыздану реакциялары, электролиттік диссоциация сияқты күрделі тақырыптар кездеседі.

Жасанды интеллект мұғалімге осы тақырыптарды оқушылардың жас ерекшелігіне сәйкес түсіндіретін мәтіндер мен салыстырулар әзірлеуге көмектесе алады.

Екінші бағыт – деңгейлік тапсырмалар құрастыру.

Оқушылардың білім деңгейіне сәйкес әртүрлі күрделіліктегі есептер мен тапсырмалар дайындауға болады.

Мысалы, «Зат мөлшері» тақырыбында бастапқы деңгейдегі оқушы формула бойынша қарапайым есеп шығарса, жоғары деңгейдегі оқушы бірнеше кезеңнен тұратын есепті орындайды.

Үшінші бағыт – зерттеу сұрақтарын әзірлеу.

Мұғалім жасанды интеллект көмегімен химиялық құбылыстарға қатысты проблемалық сұрақтар құрастырып, оқушылардың зерттеушілік әрекетін ұйымдастыра алады.

Төртінші бағыт – оқушылардың жауаптарын талдау.

Жасанды интеллект белгілі бір есептің шешу жолын түсіндіруге немесе оқушының жазған жауабындағы ықтимал қателерді анықтауға көмектесуі мүмкін.

Алайда жасанды интеллект жүйелері кейде химиялық теңдеулерді қате құрастыруы, есептеулерде дәлсіздік жіберуі немесе ғылыми тұрғыдан сенімсіз ақпарат ұсынуы мүмкін.

Сондықтан мұғалім барлық материалды ғылыми тұрғыдан тексеріп, оқушыларды ақпаратты сыни бағалауға үйретуі тиіс.

4. Химия сабақтарында зерттеушілік құзыреттілікті қалыптастыру

Зерттеушілік құзыреттілік – оқушының ғылыми мәселені анықтау, болжам жасау, зерттеу әдісін таңдау, деректер жинау, нәтижелерді талдау және қорытынды шығару қабілеті.

Химия пәнінде бұл құзыреттілікті қалыптастырудың тиімді жолдарының бірі – зерттеуге негізделген оқыту.

Мысалы, «Судың кермектігі және оны жұмсарту жолдары» тақырыбында зерттеу жұмысын ұйымдастыруға болады.

Алдымен оқушыларға «Неліктен кейбір аймақтардағы су сабынды нашар көпіртеді?» деген проблемалық сұрақ ұсынылады.

Оқушылар судың құрамындағы кальций және магний иондарының әсері туралы болжам жасайды.

Келесі кезеңде мұғалімнің басшылығымен қауіпсіз тәжірибе немесе виртуалды модель арқылы әртүрлі су үлгілерінің қасиеттері салыстырылады.

Зерттеу барысында оқушылар бақылау нәтижелерін кестеге түсіріп, ғылыми қорытынды жасайды.

Бұл тапсырма оқушылардың химиялық білімін күнделікті өмірмен байланыстыруына мүмкіндік береді.

Сонымен қатар «Тұрмыстық химия өнімдерінің қауіпсіздігі», «Ауыз судың сапасы», «Қоршаған ортаның ластануы», «Пластик қалдықтарының экологиялық әсері» сияқты тақырыптарда шағын зерттеу жобаларын ұйымдастыруға болады.

Мұндай жұмыстар химия пәнінің өмірлік маңызын түсіндіруге және оқушылардың экологиялық жауапкершілігін қалыптастыруға ықпал етеді.

5. Химия пәнінде функционалдық сауаттылықты дамыту

Функционалдық сауаттылық – оқушының меңгерген білімін өмірлік жағдайларда тиімді қолдана білу қабілеті.

Химия пәнінде функционалдық сауаттылықты дамыту үшін тұрмыстық, экологиялық және өндірістік жағдаяттарға негізделген тапсырмалар қолданылуы қажет.

1-тапсырма. «Тұрмыстық химия және қауіпсіздік»

Оқушыларға тұрмыста қолданылатын тазартқыш құралдардың жапсырмаларындағы қауіпсіздік белгілерін талдау ұсынылады.

Олар өнімнің қолданылу мақсатын, сақтық шараларын және қауіптілік белгілерін анықтайды.

Тапсырма барысында оқушылар химиялық заттарды қауіпсіз пайдалану мәдениетін меңгереді.

2-тапсырма. «Ерітінді концентрациясын есептеу»

Массасы 200 г, массалық үлесі 5% болатын тұз ерітіндісінде қанша грамм тұз бар?

Шешуі:

\[ m(\text{тұз})=\frac{200\cdot5}{100}=10\text{ г} \]

Жауабы: 10 г тұз.

Бұл тапсырма оқушылардың пайыздық есептеулерді химиялық мазмұнмен байланыстыруына мүмкіндік береді.

3-тапсырма. «Экологиялық мәселені шешу»

Оқушыларға өндірістік қалдықтардың су ресурстарына әсері туралы мәтін ұсынылады.

Олар ластану себептерін анықтап, оның ықтимал салдарын түсіндіреді және қоршаған ортаны қорғауға бағытталған ұсыныстар әзірлейді.

Мұндай тапсырмалар оқушылардың ғылыми сауаттылығын, сыни ойлауын және экологиялық мәдениетін дамытуға бағытталған.

6. Жобалық оқыту технологиясын қолдану

Жобалық оқыту – оқушылардың нақты мәселені шешуге бағытталған дербес немесе топтық әрекетін ұйымдастыратын педагогикалық тәсіл.

Химия сабақтарында жобалық оқыту теориялық білімді тәжірибемен байланыстыруға мүмкіндік береді.

Мысалы, «Жасыл химия – тұрақты болашақ негізі» тақырыбында жоба ұйымдастыруға болады.

Жоба барысында оқушылар қоршаған ортаға зияны аз химиялық технологиялар туралы ақпарат жинайды.

Бір топ тұрмыстық қалдықтарды азайту жолдарын зерттейді.

Екінші топ қайта өңделетін материалдардың ерекшеліктерін қарастырады.

Үшінші топ химиялық өндірістегі экологиялық қауіпсіздік мәселелерін талдайды.

Төртінші топ күнделікті өмірде қолданылатын экологиялық қауіпсіз өнімдер туралы ақпараттық материал әзірлейді.

Жоба нәтижесінде оқушылар презентация, бейнеролик, инфографика немесе зерттеу есебін ұсына алады.

Жобалық жұмыстар оқушылардың ақпарат іздеу, деректерді салыстыру, топпен жұмыс істеу, шешім қабылдау және нәтижені қорғау дағдыларын қалыптастыруға ықпал етеді.

7. Химия сабағының инновациялық әдістемелік үлгісі

Пәні: Химия

Сыныбы: 8-сынып

Сабақ тақырыбы: «Химиялық реакциялардың типтері»

Сабақ мақсаты: химиялық реакциялардың негізгі типтерін ажырату, реакция теңдеулерін құрастыру және цифрлық модельдер арқылы химиялық үдерістерді түсіндіру.

Практикалық тапсырма

Оқушыларға төмендегі химиялық реакциялар ұсынылады:

\[ 2H_2+O_2\rightarrow2H_2O \]

\[ CaCO_3\rightarrow CaO+CO_2 \]

\[ Zn+2HCl\rightarrow ZnCl_2+H_2 \]

\[ NaOH+HCl\rightarrow NaCl+H_2O \]

Оқушыларәрреакцияныңтипінанықтап, өзжауаптарынтүсіндіреді.

Біріншіреакция – қосылуреакциясы.

Екіншіреакция – айырылуреакциясы.

Үшіншіреакция – орынбасуреакциясы.

Төртіншіреакция – алмасу, бейтараптануреакциясы.

Келесікезеңдеоқушыларжасандыинтеллектұсынғантүсіндірменіоқулықтағымәліметтерменсалыстырады.

Бұлтапсырмахимиялықбілімдібекітуменқатар, цифрлықақпараттысынибағалаудағдыларындамытуғамүмкіндікбереді.

8. Мұғалімніңцифрлыққұзыреттілігіжәнекәсібидамуы

Қазіргіхимиямұғаліміпәндікбілімменқатар, цифрлықтехнологиялардытиімдіқолданудағдыларынмеңгеруіқажет.

Мұғалімніңцифрлыққұзыреттілігісабақтыңмазмұнынбайытуға, күрделіхимиялықүдерістердікөрнекітүсіндіругежәнеоқушылардыңзерттеушілікәрекетінұйымдастыруғамүмкіндікбереді.

Химияпәнімұғалімініңкәсібидамуындавиртуалдызертханаларменжұмысістеу, цифрлықмодельдерәзірлеу, жасандыинтеллектқұралдарынпедагогикалықмақсаттақолданужәнеғылымиақпараттыңсенімділігінбағалаумаңыздыорыналады.

Соныменқатарпедагогзертханалыққауіпсіздікталаптарынсақтап, оқушылардыңжасерекшеліктерінесәйкестапсырмаларұйымдастыруытиіс.

Мұғалімцифрлықтехнологиялардықолданубарысындаолардыңнақтыоқумақсатынасәйкестігінжәнебілімсапасынаықпалынескеруіқажет.

Сондықтанпедагогтіңүздіксізкәсібидамуы, жаңатехнологиялардымеңгеруіжәнеәдістемеліктәжірибесінжетілдіруіхимияпәнінсапалыоқытудыңмаңыздышарттарыныңбіріболыптабылады.

Қорытынды

Қорытаайтқанда, химиясабақтарындажасандыинтеллектпенвиртуалдызертханалардытиімдіпайдалануоқушылардыңзерттеушілікқұзыреттілігін, ғылымисауаттылығынжәнесыниойлауқабілетіндамытудыңмаңыздыбағыттарыныңбіріболыптабылады.

Заманауицифрлықтехнологияларкүрделіхимиялықүдерістердікөрнекітүрдетүсіндіруге, оқушылардыңтанымдықбелсенділігінарттыруғажәнезерттеушіліктапсырмалардыұйымдастыруғамүмкіндікбереді.

Виртуалдызертханалартәжірибелердімодельдеуге, химиялыққұбылыстардыбірнешеретбақылауғажәнеалынғаннәтижелердісалыстыруғажағдайжасайды.

Жасандыинтеллектқұралдарымұғалімніңоқуматериалдарындайындау, тапсырмалардысаралаужәнеоқушыларғақосымшатүсіндірмеұсынужұмысынқолдайалады.

Соныменқатархимияпәніноқытуданақтызертханалықтәжірибелердіңмаңызысақталады. Цифрлықмодельдеументәжірибелікжұмыстардыүйлестіруоқушылардыңтеориялықбілімінтереңдетугежәнепрактикалықдағдыларындамытуғаықпалетеді.

Химиясабақтарындаинновациялықәдістерді, жобалықоқытуды, зерттеушіліктапсырмалардыжәнеөмірлікжағдаяттардыжүйеліқолдануоқушылардыңпәнгеқызығушылығынарттырып, олардыңғылымидүниетанымынқалыптастыруғамүмкіндікбереді.

Демек, заманауитехнологиялардыпедагогикалықмақсатқасәйкеспайдалану – химияпәніноқытудыңсапасынарттыруғажәнеғылымитұрғыданойлайтын, зерттеугеқабілетті, жауапкершілігіжоғарытұлғанытәрбиелеугебағытталғанмаңыздықадам.

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Қазақстан Республикасы Оқу-ағарту министрлігі. Мемлекеттік жалпыға міндетті білім беру стандарттарын бекіту туралы. 2022 жылғы 3 тамыздағы №348 бұйрық.
2. Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі. Жалпы білім беру пәндерінің үлгілік оқу бағдарламаларын бекіту туралы. 2022 жылғы 16 қыркүйектегі №399 бұйрық.
3. Johnstone A. H. Why Is Science Difficult to Learn? Things Are Seldom What They Seem. Journal of Computer Assisted Learning. – 1991. – Vol. 7, No. 2. – P. 75–83.
4. Hofstein A., Lunetta V. N. The Laboratory in Science Education: Foundations for the Twenty-First Century. Science Education. – 2004. – Vol. 88, No. 1. – P. 28–54.
5. UNESCO. Guidance for Generative AI in Education and Research. – Paris, 2023.
6. UNESCO. AI Competency Framework for Teachers. – Paris, 2024.
7. PhET Interactive Simulations. University of Colorado Boulder. https://phet.colorado.edu
8. ChemCollective Virtual Lab. Carnegie Mellon University. https://chemcollective.org