Moderní chemické editory ve výuce na základních a středních školách

Anotace

V současné době existuje pro výuku chemie nemalé množství technických didaktických pomůcek softwarového rázu. Přesto je využití výpočetní techniky v hodinách přírodovědných předmětů na základních i středních školách spíše vzácné. To prokazuje i Výroční zpráva České školní inspekce za školní rok 2010/2011 [1].

Jak Spomocník opakovaně dokládá, do škol (a i do těch českých) se postupně dostávají technologie v podobě lehkých nebo ultralehkých notebooků (např. První vlaštovka od Google se vznáší v oblacích), interaktivních tabulí (např. Interaktivní tabule zvyšuje úspěšnost, SMART Notebook v chemii), tabletů či chytrých telefonů (např. Nástup tabletů je definitivním vítězstvím 1:1, Kdy bude učení s mobilem běžné?, Mobilní telefony LEGÁLNĚ ve výuce). S dostupným hardwarem se otvírá otázka ve výuce využitelného softwaru.

První skupina aplikací využitelných v hodinách chemie je zaměřena na vyhledávání a zobrazování požadovaných informací, případně na testování (online i offline). Sem patří elektronické periodické tabulky prvků (např. interaktivní projekt Ptable), kvízy a různý vědecký popularizační software (např. doplňky do prohlížeče Google Chrome) či videa (např. Steve Spangler a jeho pořad pro děti).

Nelze opomíjet ani applety, např. Interactive Simulations, které mohou být ve výuce velmi nápomocné tam, kde danou problematiku není možné jiným způsobem znázornit či přiblížit. Více o nich např. v článcích Zkvalitnění výuky chemie prostřednictvím využívání appletů [2] či Experimental Activities as Part of TPCK in Pre-graduate Chemistry Teacher Education [3].

Druhou skupinu aplikací tvoří programy, v nichž je možné vytvářet různé typy vzorců sloučenin nebo jejich 3D modely, psát chemické rovnice a komentovat je či schematicky sestavovat laboratorní aparaturu. Pokročilejší chemické editory integrují obě funkce. Podívejme se na ně trochu podrobněji.

Kritéria výběru

Před využitím určitého chemického editoru ve výuce (ať už přímo ve škole, nebo v domácím prostředí žáků) by měl učitel zvážit uplatnitelnost v konkrétním prostředí a technické, nechemické parametry dané aplikace. V úvahu je zapotřebí brát faktory jako místo výuky, dostupné prostředky, schopnosti učitele i žáků, ale také věk žáků. Ne vždy totiž musí být využití chemických editorů ve výuce žádoucí.

Zařízení, náročnost na hardware a software

• Aplikace určené pro stolní počítače, notebooky, netbooky, mobilní telefony, tablety či interaktivní tabule.
• U jedné aplikace může existovat několik různých verzí, mezi nimiž si uživatel volí tu určenou pro jeho zařízení.
• Většina nástrojů pro tvorbu je určena pro stolní počítače, notebooky či netbooky; mobilní aplikace jsou zaměřeny převážně na vyhledávání a zobrazování informací (často nutné mobilní připojení k internetu).
• Hardwarová i softwarová odlišnost způsobuje nekompatibilitu aplikací i mezi stejným typem zařízení. Vznikla tak např. aplikace TouchMol, která je určena přímo pro tablety (zatím pouze pro operační systém Windows 8, verze pro Android a iOS se připravují). 

Operační systém a licence

• Chemické editory mohou být určené pouze pro jeden daný operační systém, ale i platformě nezávislé.
• Lze se setkat s různými druhy licencí, ať už světově známými open source (GNU GPL, GNU LGPL, BSD apod.) či proprietárními, určenými pro konkrétní produkt.
• Ve škole i doma jsou upřednostňovány freewarové aplikace.

Funkčnost

• Aplikace fungující offline při instalaci často zabírají místo na disku knihovnami, např. vzorců bílkovin či laboratorních nástrojů.
• Režim online umožňuje vyhledávání dat prostřednictvím internetu, připojení k síti však u technologií 1:1 může zvláště ve školním prostředí činit potíže.
• Některé aplikace vyžadují stažení a instalaci dalších rozšíření, např. Javy (ne každý považuje tyto doplňky za žádoucí).
• Mezi nejjednodušší editory patří ty spouštějící se přímo v internetovém prohlížeči (např. Ketcher, 2D Sketcher, ChemWriter, JSDraw).

Jednoduchost, přehlednost, srozumitelnost

• Propracovanější chemické editory mohou být pro běžného uživatele nepřehledné nejen základním vzhledem editoru, ale i složitostí nastavení.
• Pro potřeby základní školy je vhodné zvolit aplikace jednodušší na ovládání i design, na střední škole si pak učitel může vybrat dle svého uvážení.
• Učiteli jsou k dispozici volně dostupné manuály či tutoriály.

Jazyk

• Hlavním jazykem většiny aplikací je angličtina, jen některé podporují češtinu.
• Existuje možnost vytvořit českou verzi, pokud to licence a tvůrci umožní.
• Problematická může být u cizího jazyka chemická nomenklatura.
• Jednodušší chemické editory využívají i ikonického znázorňování. Pak není znalost angličtiny nezbytná.

Webový editor Ketcher

Ukládání

• Některé aplikace využívají svůj vlastní formát, jiné podporují již existující a prověřené datové formáty, např. 2D Sketcher:

• Vytvořené struktury se často ukládají jako obrázek (např. png), dá se s nimi tak pracovat v různých programech. Tuto jednoduchost ocení jak učitel (příprava prezentace na hodinu), tak žák (tvorba referátu v textovém editoru).
• Běžně podporovaným je formát sk2 (ACD/ChemSketch Document), ve webových editorech se často objevuje MDL MOLFile (s příponou .mol) nebo Daylight SMILES (.smiles).

Výběr bezplatných editorů a jejich základní technické parametry

Editory pro desktop a tablety fungující offline (bez nutnosti připojení k internetu):

*Aplikace JChemPaint je k dispozici i v podobě appletu.

Webové editory:

**Aplikace JSDraw je zdarma k dispozici jen v online formě.

Závěr

Je zřejmé, že možností pro využití technických didaktických pomůcek v hodinách chemie a jejich přípravě je nemalé množství. S těmito nástroji nelze pracovat v průběhu výuky neustále, mohou však být velmi vítanou pomůckou a prostředkem k zatraktivnění probírané látky, vizualizaci a snížení abstrakce a k modernizaci učení. Přes veškerý potenciál, který se v nich skrývá, nemohou nahradit osobu učitele. Jeho role ve výuce s jejich využitím však nabývá nových rozměrů. Může přejít do roviny průvodce, jak je tomu v ideálním konstruktivisticky laděném prostředí.

Dostupné aplikace tak pomáhají žákům zpřístupnit učivo – vizualizovat, a tím konkretizovat, poměrně abstraktní látku. Na druhou stranu je ale příprava na hodiny s využitím těchto aplikací pro učitele časově náročnější. Podstatný je i rušivý element, který s sebou technologie (zvláště ty připojené na internet) nesou. Je tedy stále na učitelích, zvolí-li tabuli a křídu nebo digitální technologie. Podstatné je, že možností, jak technologie ve výuce chemie využít, je stále více a ve světě všudypřítomného ICT se již propast mezi realitou a chemickou školní třídou může zmenšovat.