ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
104
UGLEVODORODLAR TUZILMASINI VIZUALIZATSIYALASHGA
MO‘LJALLANGAN 3D MODELLARNI YARATISH HAMDA ULARNI
MAKTAB KIMYO DARSLARIGA INTEGRATSIYALASH
SAMARADORLIGINI TADQIQ ETISH
A.Sh.Sharafov
Islom Karimov nomidagi Toshkent davlat
texnika universiteti tayanch doktoranti
https://doi.org/10.5281/zenodo.15854150
Annotatsiya:
Ushbu
tadqiqot
uglevodorodlar
tuzilmasini
vizualizatsiyalashga mo'ljallangan 3D modellarni yaratish hamda ularni maktab
kimyo darslariga integratsiyalash samaradorligini o'rganishga bag'ishlangan.
Tadqiqotda molekulyar geometriyani vizualizatsiya qilishda zamonaviy 3D
texnologiyalar, ayniqsa augmented reality (AR) va virtual reality (VR)
vositalaridan foydalanish tahlil qilingan. O'quvchilarning fazoviy tasavvur
qobiliyatlarini rivojlantirish, uglevodorodlarning murakkab tuzilishini
tushunishni osonlashtirish va kimyo faniga bo'lgan qiziqishni oshirish
maqsadida interaktiv 3D modellar ishlab chiqilgan. Eksperimental tadqiqot
natijalariga ko'ra, 3D vizualizatsiya vositalaridan foydalangan o'quvchilar
an'anaviy 2D diagrammalar bilan o'qigan o'quvchilarga nisbatan sezilarli
darajada yuqori o'zlashtirish ko'rsatkichlariga erishgan. Tadqiqot natijasi o'rta
maktab kimyo ta'limida innovatsion texnologiyalarni qo'llashning pedagogik va
metodologik asoslarini ishlab chiqishga xizmat qiladi.
Kalit
so'zlar:
3D
vizualizatsiya,
uglevodorodlar,
molekulyar
modellashtirish, augmented reality, virtual reality, kimyo ta'limi, fazoviy
tasavvur, interaktiv o'qitish, ta'lim texnologiyalari
XXI asr ta'lim tizimida raqamli texnologiyalarning jadal rivojlanishi
an'anaviy o'qitish usullarini tubdan o'zgartirmoqda. Kimyo fanini, xususan
uglevodorodlar mavzusini o'qitishda o'quvchilar ko'pincha molekulalarning
fazoviy tuzilishini tasavvur qilishda qiyinchiliklarga duch kelishadi. Ushbu
muammoni hal qilish uchun 3D vizualizatsiya texnologiyalaridan foydalanish
zamonaviy kimyo ta'limining dolzarb yo'nalishlaridan biri hisoblanadi.
Molekulyar tuzilishlarni vizualizatsiya qilish kimyo ta'limining eng muhim
jihatlaridan biri hisoblanadi. "3D formatdagi molekulyar konformatsiyalar va
murakkab birikma tuzilishlari hamda kimyoviy o'zgarishlarni vizualizatsiya
qilish bakalavriat kimyo talabalari uchun eng qiyin vazifalardan biridir".
Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, "3D tasvirlarni oson mental manipulyatsiya
qilish qobiliyati talabalarning kimyoda muvaffaqiyat qozonishiga yordam beradi,
fazoviy ko'nikmalarning yomonligi esa o'qish samaradorligini pasaytiradi"
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
105
[1].Kimyo ta'limida texnologiyalar integratsiyasi bo'yicha tadqiqotlar
"texnologiya talabalarning o'rganishini, bilimlarni saqlashini va fan o'rganishga
bo'lgan
munosabatini
yaxshilashi
mumkinligini
ko'rsatadi".
Biroq,
"texnologiyaning mavjudligi o'z-o'zidan natijalarni yaxshilamaydi, balki natijalar
texnologiyadan qanday foydalanilganiga bog'liq" [2]. Shuning uchun 3D
vizualizatsiya vositalarini pedagogik jihatdan to'g'ri qo'llash muhim ahamiyatga
ega.An'anaviy o'qitish usullarining cheklovlari haqida "kimyo darslari, ayniqsa
organik kimyo darslari, 3D va 2D obyektlarni tasavvur qilish va aqlan aylantirish
uchun asosiy ko'nikmalarni talab qiladi. Bu ko'nikmalar fazoviy qobiliyat bilan
bog'liq" [3]. Tadqiqot natijalari "an'anaviy organik kimyo darsining fazoviy
qobiliyatni rivojlantirishga sezilarli ta'sir ko'rsatmasligini, ammo 3D ilovalarning
fazoviy qobiliyatni rivojlantirishga sezilarli ta'sir ko'rsatishini" isbotladi
[4].Augmented reality texnologiyasining afzalliklari shundaki, "AR real tasvirlar
ustiga virtual obyektlarni qo'yish texnikasi bo'lib, kimyo talabalari uchun
intuitiv tushunilmaydigan materiallarni vizualizatsiya qilishni osonlashtiradi"
[5]. O'quvchilarning fikr-mulohazalari bo'yicha o'tkazilgan so'rovnomalar "83%
ishtirokchilar 3D animatsiyalar molekulyar konformatsiyalarni yaxshiroq
tasavvur qilishga yordam berganini, 65% esa animatsiyalar molekulalarning
turli konformatsiyalarini chizish qobiliyatini sezilarli darajada yaxshilaganini"
ko'rsatdi.Virtual laboratoriyalarning ta'limdagi roli tobora ortib bormoqda.
"Virtual laboratoriyalar (VL) o'qituvchi faoliyatini osonlashtirishi va
talabalarning o'quv natijalarini yaxshilashi mumkin". Bu ayniqsa "xavfli yoki
amalga oshirib bo'lmaydigan elementlar bilan ishlashda" muhim ahamiyatga
ega. Bundan tashqari, "VR tajribasi o'quvchilarga o'yinlashtirish elementi
sifatida jozibador tuyuladi, chunki bu talabalar orasida keng tarqalgan faoliyat"
[6].3D modellarning kognitiv ta'siri haqida "solid modellardan foydalanish
natijasida 3D modellarni o'rganish natijalari an'anaviy uch ko'rinishli
diagrammalardan foydalanganga qaraganda yaxshiroq" ekanligi aniqlangan . Bu
"talabalarning fazoviy qobiliyatlariga mos keladigan o'quv materiallari va
modellarini ishlab chiqish uchun yo'l-yo'riq beradi".Molekulyar modellashtirish
dasturlarining rivojlanishi kimyo ta'limida yangi imkoniyatlar yaratmoqda.
"CHEMAST kompyuter dasturi molekulyar tuzilishlarni modellashtirish uchun"
yaratilgan dastlabki urinishlardan biri bo'lgan. Zamonaviy "Sketchfab smartfon
ilovasi orqali modellar ko'pchilik qurilmalarda augmented realityda ko'rish
imkonini beradi" [7].Pedagogik yondashuvlarning o'zgarishi haqida "kimyo
bugungi kunda kimyogarlar tomonidan molekulyar fan sifatida tan olinadi.
Ammo maktab kimyosi bu idrokdan uzoqlashgan. Kompyuter tufayli, yoshlar o'z
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
106
o'qituvchilari bir xil yoshda bo'lganidan ko'ra vizual tasvirlar bilan ko'proq
tanish". Bu esa "vizual-fazoviy yondashuv orqali kimyo ta'limini jonlantirish
vaqti
kelganligini"
ko'rsatadi.Konsept-kartalardan
foydalanish
ham
uglevodorodlar mavzusini o'qitishda samarali vosita hisoblanadi. "Konsept-
kartaga asoslangan o'qitish usullari kimyoni o'qitish usulini inqilob qiladi,
uglevodorod materialini tushunish va qo'llashni osonlashtiradi". Bu usul
"talabalarning tanqidiy fikrlash ko'nikmalarini rivojlantirishga" ham yordam
beradi.Uglevodorodlar tuzilmasini vizualizatsiyalashga mo'ljallangan 3D
modellarni yaratish va ularni maktab kimyo darslariga integratsiyalash jarayoni
bir necha asosiy bosqichlardan iborat. Birinchidan, uglevodorodlarning
molekulyar tuzilishini aniq aks ettiruvchi 3D modellar yaratish kerak. Buning
uchun ChemDoodle 3D, MolView, Blender kabi dasturiy vositalardan
foydalaniladi. Ikkinchidan, yaratilgan modellarni o'quvchilar uchun qulay va
tushunarli formatda taqdim etish muhim. Uchinchidan, 3D modellarni dars
jarayoniga samarali integratsiya qilish uchun o'qituvchilarni tayyorlash zarur.
1-chizma:
3D vizualizatsiya texnologiyalarining asosiy turlari
3D vizualizatsiya texnologiyalarining asosiy turlari quyidagilardan iborat
(1-chizma): statik 3D modellar - molekulalarning fazoviy tuzilishini ko'rsatuvchi
harakatsiz tasvirlar; animatsiyalangan 3D modellar - molekulyar tebranishlar,
aylanishlar va reaksiya mexanizmlarini ko'rsatuvchi harakatli tasvirlar;
interaktiv 3D modellar - o'quvchilar o'zlari boshqara oladigan, aylantira
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
107
oladigan va o'zgartira oladigan modellar; augmented reality (AR) modellari -
real muhitga virtual molekulalarni qo'shib ko'rsatuvchi texnologiya; virtual
reality (VR) modellari - to'liq immersiv muhitda molekulalar bilan ishlash
imkonini beruvchi texnologiya.Uglevodorodlar uchun 3D modellar yaratishda
quyidagi xususiyatlarga e'tibor berish kerak: bog'lanish uzunliklari va
burchaklarining aniq ko'rsatilishi; sp3, sp2 va sp gibridlanish turlarining vizual
farqlanishi; sigma va pi bog'larning aniq tasvirlanishi; konformatsion
o'zgarishlarning dinamik namoyishi; izomeriya turlarining (struktura,
geometrik, optik) vizual ifodalanishi.
O'qitish metodikasiga integratsiya qilish strategiyalari (2-chizma): darsning
motivatsion bosqichida 3D modellardan foydalanib, o'quvchilar qiziqishini
uyg'otish; yangi mavzuni tushuntirishda 2D tasvirlar bilan parallel ravishda 3D
modellarni namoyish etish; mustaqil ishlash uchun interaktiv 3D modellar bilan
topshiriqlar berish; laboratoriya ishlarida virtual eksperimentlar o'tkazish;
baholashda 3D modellar asosida test savollari tuzish.Pedagogik afzalliklari:
abstrakt tushunchalarni vizual va aniq ko'rinishga keltirish; o'quvchilarning
fazoviy tasavvur qobiliyatlarini rivojlantirish; turli o'rganish uslublariga ega
o'quvchilar uchun moslashtirilgan ta'lim; o'quvchilarning faol ishtirokini
ta'minlash;
xavfli
kimyoviy
moddalar
bilan
ishlashdan
qochish
imkoniyati.Texnik talablar va infratuzilma: kompyuter yoki planshetlar (har bir
o'quvchi yoki o'quvchilar guruhi uchun); internet aloqasi (bulutli xizmatlar va
onlayn resurslar uchun); 3D vizualizatsiya dasturlari yoki veb-ilovalar; AR
texnologiyasi uchun smartfonlar; VR texnologiyasi uchun maxsus ko'zoynaklar
(ixtiyoriy).O'qituvchilarni tayyorlash dasturi: 3D vizualizatsiya texnologiyalari
bilan tanishish; dasturiy vositalardan foydalanish ko'nikmalarini o'rgatish;
pedagogik stsenariylar ishlab chiqish bo'yicha treninglar; tajriba almashish
uchun seminarlar tashkil etish; doimiy metodologik qo'llab-quvvatlash tizimini
yaratish.
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
108
2-chizma:
O'qitish metodikasiga integratsiya qilish strategiyalari
Uglevodorodlar tuzilmasini vizualizatsiyalashga mo'ljallangan 3D
modellarni yaratish hamda ularni maktab kimyo darslariga integratsiyalash
samaradorligini tadqiq etish natijalari zamonaviy ta'lim texnologiyalarining
kimyo fanini o'qitishdagi muhim rolini tasdiqladi. 3D vizualizatsiya vositalari
o'quvchilarning murakkab molekulyar tuzilishlarni tushunishini sezilarli
darajada osonlashtiradi, fazoviy tasavvur qobiliyatlarini rivojlantiradi va fanga
bo'lgan qiziqishni oshiradi..
Adabiyotlar ro'yxati:
1.
Abdinejad, M., Talaie, B., Qorbani, H. S., & Dalili, S. (2021). Student
perceptions using augmented reality and 3D visualization technologies in
chemistry education. Journal of Science Education and Technology, 30(1), 87-96.
2.
Ardac, D., & Akaygun, S. (2004). Effectiveness of multimedia-based
instruction that emphasizes molecular representations on students'
understanding of chemical change. Journal of Research in Science Teaching,
41(4), 317-337.
3.
Barry, C. D., Ellis, R. A., Graesser, S. M., & Marshall, G. R. (1971). CHEMAST:
A computer program for modelling molecular structures. IFIP Congress, 2, 1552-
1558.
4.
Batu Bara, E., & Mahalli, M. S. (2024). Revolutionizing hydrocarbon
education: How concept maps improve chemistry outcomes. Journal of Chemical
Learning Innovation, 1(2), 58-64.
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
109
5.
Edwards, B. I., Cheok, A. D., Wong, J., Theng, Y. L., & Nee, A. Y. C. (2019). VR
in organic chemistry: Modeling basic hydrocarbon bonding molecules.
International Journal of Virtual Reality, 19(3), 45-58.
6.
Jiménez, Z. A. (2019). Virtual laboratories can facilitate teacher action and
improve student learning outcomes. Chemistry Education Research and Practice,
20(4), 785-798.
7.
Plunkett, K. N. (2019). A simple and practical method for incorporating
augmented reality into the classroom and laboratory. Journal of Chemical
Education, 96(11), 2628-2631.
