Тенденция гуманизации образования и проблема использования натуральной наглядности и работы учащихся с живыми объектами при обучении биологии

Одной из ведущих тенденций развития отечественной школы в последние десятилетия является тенденция гуманизации. Она означает поворот школы к ребенку, его проблемам и интересам, превращение его в средство общего интеллектуального развития и формирования культуры учащихся.

Огромное значение в воспитании имеет умение учителя воздействовать на эмоции школьников, усиливая их восприимчивость к красоте живой природы. Для решения этой задачи у учителя есть бесценный арсенал средств: удивительное многообразие форм, красок, запахов и звуков, имеющихся в природе, поражающая воображение тонкая приспособленность организмов к местам обитания и их сложное поведение.

Кроме того, необходимо учесть, что первостепенное значение в обучении биологии как науки о живой природе, имеют именно живые объекты. В противном случае для такой специфической по своему предмету, методам и средствам обучения дисциплины теряется сама суть процесса познания, а, следовательно, и основа обучения.

Однако, к сожалению, в реальной практике работы школы всё реже используются на уроках вся полнота средств натуральной наглядности с целью приближения детей к конкретному живому объекту.

На вопрос о причинах подобного явления однозначно ответить нельзя. Безусловно, современная биология постепенно наращивает теоретическую базу: теоретические обобщения постепенно включаются в содержание школьного предмета. Однако в школе и на сегодняшний день изучается преимущественно фактический материал, связанный со строением и жизнедеятельностью разнообразных групп организмов. Получается, что вместо непосредственного наблюдения знакомство с ними происходит "заочно".

Проблемы методики использования учебных материалов нового поколения (на бумажных и электронных носителях)

Дидактически и методически обоснованное применение средств обучения является одним из важнейших условий осуществления учебно-воспитательного процесса и реализации целей и задач школьного биологического образования.

В настоящее время для общеобразовательной школы выпущены учебники для разнообразных вариантов программ. Однако в педагогической практике остается фактически не разработанной методика использования учебно-методических комплектов (как на бумажных, так и на электронных носителях), не проанализированы ее научные основы.

Процесс расширения применения средств новых информационных технологий (СНИТ) в различных образовательных областях, в том числе в школьной биологии, требует серьезного анализа с позиций дидактической и методической обоснованности применения тех или иных средств в конкретных условиях учебно-воспитательного процесса.

С одной стороны, имеют место завышенные ожидания к компьютерным средствам, установка на то, что они могут полностью заменить большинство традиционных элементов процесса обучения биологии.

С другой стороны, в педагогической среде еще бытует мнение, что школьное биологическое образование вполне может обойтись без применения информационных технологий. Кроме того, существует целый ряд материальных и организационных факторов, не позволяющих в широкой практике обучения биологии применять СНИТ.

ЭОР являются примером новых педагогических технологий, направленных на гуманизацию школьного образования в целом, и в частности, биологического и экологического.

Тем не менее, анализ современных исследований, посвященных использованию мультимедиа в образовательном процессе, позволяет выделить некоторые негативные факторы, снижающие эффективность их использования:

1. Введение различных типов медиа-воздействия (среди которых звук, фон, графика, видео, анимация) не всегда решает проблему улучшения восприятия, понимания и запоминания информации, более того, излишняя информационная насыщенность учебно-методического пособия затрудняет восприятие обучаемых.

2. Учебные «продукты», создаваемые при использовании одного шаблона, например, пакета программ «IС», выглядят очень похожими друг на друга, что в свою очередь несет с собой унификацию процесса обучения.

3. Реальная индивидуализация обучения происходит лишь при условии совпадения познавательного стиля автора мультимедиа-программ со стилем обучаемого.

4. Во многих мультимедийных образовательных ресурсах неудобная система навигации. Длинная пошаговая система поиска информации не пригодна для использования в условиях классно-урочной системы. Несовершенство методического аппарата мультимедийных продуктов вызывает сложности их использования в организации учебного процесса.

С.Ю. Астанина считает, что в построении содержания коллекции мультимедийных сред дидактического характера наиболее эффективным является использование модульного подхода. Тогда у учителя или ученика создается полное представление о содержании мультимедийной образовательной коллекции.

1. Информационные элементы модуля.

2. Поисковые. Эти элементы предполагают выполнение заданий на соответствие полученной информации с «немым» изображением уже знакомых учащимся биологических объектов или явлений.

3. Контрольно-корректирующие элементы способствуют развитию у учащихся рефлексивных навыков и навыков самооценки своих знаний. При необходимости у учащихся появляется возможность еще раз пройти путь от информационного этапа к контрольно-корректирующему.

4. Творческие. В эту группу элементов включены биологические задачи, лабораторные и практические работы, соответствующие теме учебного занятия. Решение задач предполагает самостоятельный поиск способа решения, разработки собственных вариантов ответов.

5. Обобщающие элементы представляют собой интерактивные схемы, способствующие обобщению полученных знаний.

6. Контрольно-оценочные. К каждой теме учебного занятия предлагаются тестовые задания с эталонными ответами.

Важнейший принцип мультимедийного обучения – принцип рациональной последовательности учебных операций, который является развитием принципа научной организации труда.

Соблюдение принципа индивидуализациивозможно при постоянном анализе качества усвоения знаний, умений, психофизиологического состояния учащегося в учебной среде. Такой анализ позволяет строить процесс обучения в наиболее благоприятных условиях и вовремя выявлять и корректировать отклонения.

Мультимедийное обучение предоставляет учителю средства активизацииучащихся на всех этапах обучения. В первую очередь, учащемуся предоставляется в любой момент получить необходимую учебную информацию.

Принцип смены информационных сред чрезвычайно важен, поскольку позволяет снизить утомляемость учащихся (за счет переключения деятельности с одного анализатора информации на другой), сократить время работы, облегчить работу зрения, давая ему отдых от текста.

При реализации принципа дублирования информации существенным является определение того, какая информация может быть представлена ученику только с помощью одной системы средств обучения, а какая может (должна) быть преподнесена как традиционными, так и компьютерными средствами.

Важным также является соблюдение принципа соответствия виртуального образа конкретному объекту.

30. Проблемы методики использования учебных материалов нового поколения.

Дидактически и методически обоснованное применение средств обучения является одним из важнейших условий осуществления учебно-воспитательного процесса и реализации целей и задач школьного биологического образования.

В настоящее время для общеобразовательной школы выпущены учебники для разнообразных вариантов программ. Однако в педагогической практике остается фактически не разработанной методика использования учебно-методических комплектов (как на бумажных, так и на электронных носителях), не проанализированы ее научные основы.

Процесс расширения применения средств новых информационных технологий (СНИТ) в различных образовательных областях, в том числе в школьной биологии, требует серьезного анализа с позиций дидактической и методической обоснованности применения тех или иных средств в конкретных условиях учебно-воспитательного процесса.

С одной стороны, имеют место завышенные ожидания к компьютерным средствам, установка на то, что они могут полностью заменить большинство традиционных элементов процесса обучения биологии.

С другой стороны, в педагогической среде еще бытует мнение, что школьное биологическое образование вполне может обойтись без применения информационных технологий. Кроме того, существует целый ряд материальных и организационных факторов, не позволяющих в широкой практике обучения биологии применять СНИТ.

ЭОР являются примером новых педагогических технологий, направленных на гуманизацию школьного образования в целом, и в частности, биологического и экологического.

Тем не менее, анализ современных исследований, посвященных использованию мультимедиа в образовательном процессе, позволяет выделить некоторые негативные факторы, снижающие эффективность их использования:

5. Введение различных типов медиа-воздействия (среди которых звук, фон, графика, видео, анимация) не всегда решает проблему улучшения восприятия, понимания и запоминания информации, более того, излишняя информационная насыщенность учебно-методического пособия затрудняет восприятие обучаемых.

6. Учебные «продукты», создаваемые при использовании одного шаблона, например, пакета программ «IС», выглядят очень похожими друг на друга, что в свою очередь несет с собой унификацию процесса обучения.

7. Реальная индивидуализация обучения происходит лишь при условии совпадения познавательного стиля автора мультимедиа-программ со стилем обучаемого.

8. Во многих мультимедийных образовательных ресурсах неудобная система навигации. Длинная пошаговая система поиска информации не пригодна для использования в условиях классно-урочной системы. Несовершенство методического аппарата мультимедийных продуктов вызывает сложности их использования в организации учебного процесса.

С.Ю. Астанина считает, что в построении содержания коллекции мультимедийных сред дидактического характера наиболее эффективным является использование модульного подхода. Тогда у учителя или ученика создается полное представление о содержании мультимедийной образовательной коллекции.

7. Информационные элементы модуля.

8. Поисковые. Эти элементы предполагают выполнение заданий на соответствие полученной информации с «немым» изображением уже знакомых учащимся биологических объектов или явлений.

9. Контрольно-корректирующие элементы способствуют развитию у учащихся рефлексивных навыков и навыков самооценки своих знаний. При необходимости у учащихся появляется возможность еще раз пройти путь от информационного этапа к контрольно-корректирующему.

10. Творческие. В эту группу элементов включены биологические задачи, лабораторные и практические работы, соответствующие теме учебного занятия. Решение задач предполагает самостоятельный поиск способа решения, разработки собственных вариантов ответов.

11. Обобщающие элементы представляют собой интерактивные схемы, способствующие обобщению полученных знаний.

12. Контрольно-оценочные. К каждой теме учебного занятия предлагаются тестовые задания с эталонными ответами.

Важнейший принцип мультимедийного обучения – принцип рациональной последовательности учебных операций, который является развитием принципа научной организации труда.

Соблюдение принципа индивидуализациивозможно при постоянном анализе качества усвоения знаний, умений, психофизиологического состояния учащегося в учебной среде. Такой анализ позволяет строить процесс обучения в наиболее благоприятных условиях и вовремя выявлять и корректировать отклонения.

Мультимедийное обучение предоставляет учителю средства активизацииучащихся на всех этапах обучения. В первую очередь, учащемуся предоставляется в любой момент получить необходимую учебную информацию.

Принцип смены информационных сред чрезвычайно важен, поскольку позволяет снизить утомляемость учащихся (за счет переключения деятельности с одного анализатора информации на другой), сократить время работы, облегчить работу зрения, давая ему отдых от текста.

При реализации принципа дублирования информации существенным является определение того, какая информация может быть представлена ученику только с помощью одной системы средств обучения, а какая может (должна) быть преподнесена как традиционными, так и компьютерными средствами.

Важным также является соблюдение принципа соответствия виртуального образа конкретному объекту.

ДОПОЛНЕНИЕ Материалы к практическому занятию 5.

Использование новых информационных технологий при обучении биологии и экологии

Характеристика информационных технологий обучения

Подинформационными технологиями обучения (ИТО) понимают совокупность компьютерных и электронных²⁰средств и способов их функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности.

Наряду с этим термином в широком обиходе применяются термины«компьютерные технологии обучения»и«информационные технологии», которые часто не различают²¹. Термин«компьютерные технологии обучения» означает технологии обучения, ориентированные на использование компьютеров.

Под термином «информационные технологии» понимают методы, средства и процессы получения, преобразования, передачи, хранения, предоставления и использования информации (в практике информационными технологиями обучения называют все технологии, использующие специальные технические информационные средства (ЭВМ, аудио, кино, видео)).

Новые аппаратные и программные средства, которые увеличивают возможности компьютера, ведут постепенно к вытеснению термина «компьютерные технологии» термином «информационные технологии».

Данными средствами являются аппаратные, программные и информационные компоненты, способы применения которых указываются в методическом обеспечении ИТО: компьютерные обучающие программы, электронные учебники, тренажеры, репетиторы, тесты и тестовые системы; обучающие системы (на базе современныхмультимедийных технологийс использованием персональных компьютеров, электронных проекторов, электронных досок и т. п.); адаптивные интеллектуальные обучающие системы и экспертные системы в различных предметных областях; автоматические базы данных по различным отраслям знаний; электронные библиотеки, электронные журналы; средства телекоммуникаций и компьютерные сети, электронная почта и Интернет.

ИТО развивают идеипрограммированного обучения, открывают совершенно новые, еще не исследованные технологические варианты обучения, связанные с уникальными возможностями современных компьютеров и телекоммуникаций.

Информационной технологии присущи следующие свойства:

• высокая степень расчленённости процесса на стадии, что открывает новые возможности для его рационализации и перевода на выполнение с помощью машин, что является важнейшей характеристикой машинизированного технологического процесса;

• системная полнота (целостность) процесса, который должен включать весь набор элементов, обеспечивающих необходимую завершенность действий человека при достижении поставленной цели;

• регулярность процесса и однозначность его фаз, позволяющие применять средние величины при их характеристике, и, следовательно, допускающие их стандартизацию и унификацию. В результате появляется возможность учета, планирования, диспетчеризации информационных процессов.

Концептуальные положения ИТО

• Обучение – это общение ребенка с компьютером.

• Принцип адаптивности: приспособление компьютера к индивидуальным особенностям ребенка.

• Диалоговый характер обучения.

• Управляемость: в любой момент возможна коррекция учителем процесса обучения.

• Взаимодействие ребенка с компьютером может осуществляться по всем типам: субъект-объект, субъект-субъект, объект-субъект.

• Оптимальное сочетание индивидуальной и групповой работы.

• Поддержание у ученика состояния психологического комфорта при общении с компьютером.

• Неограниченное обучение: содержание, его интерпретации и приложения как угодно велики.

С точки зрения информатики и кибернетики процессом обучения можно управлять на основе законов этих наук. А это приводит к тому, что информатизация образования позволяет по-новому взглянуть на дидактику. Появилось даже новое научное направление - педагогическая информатика.

На основе информационных и телекоммуникационных технологий развиваются инновационные обучающие технологии, использующие информационные образовательные ресурсы в учебном процессе. Наиболее предпочтительными на данный момент являютсяИнтернет-технологии, получившие значительное развитие в Федерации Интернет Образования.

Важной составляющей подготовки современного специалиста является широкое применение компьютерных систем в ВУЗе, предназначенных для автоматизации профессиональной деятельности: систем автоматизированного проектирования (САПР),автоматизированных систем научных исследований (АСНИ). Автоматизация учебных работ профессионального характера создает предпосылки для более глубокого познания свойств изучаемых объектов и процессов на математических моделях, проведения параметрических исследований и оптимизации. Применение таких систем требует высокой профессиональной квалификации, которой учащиеся еще не обладают. Успешное распространение, интенсивное развитие и грамотное использование ИТО в значительной мере зависят от решения вопросов подготовки преподавательских кадров, компетентных:

• в области психологических и дидактико-кибернетических характеристик ИТО;

• в математическом моделировании процессов обучения;

• в процессе проектирования комплексов, автоматизирования дидактических средств;

• в методике разработки автоматизированных учебных курсов;

• в построении сценариев тренажеров и учебных пакетов прикладных программ;

• в области инструментальных программных сред ИТО.

Анализ содержания курса и его значимости для профессиональной подготовки специалистов позволяет ставить вопрос о включении курса по ИТО в учебные планы специальностей высшего образования не только технических направлений, но и гуманитарных и естественнонаучных. Изучение ИТО вносит элементы гуманизации в высшее образование. Полученные знания понадобятся будущим специалистам, потенциальным руководителям предприятий и организаций, помогут квалифицированно решать вопросы подготовки и переподготовки кадров.

Преимущества информационных технологий обучения

Специфической целью ИТО на современном этапе ее развития является обеспечение интеграции учебной, научной и организационной деятельности учебных заведений.

Использование информационных технологий позволяет сформировать такое необходимое современному человеку качество, какинформационная культура личности. Она включает в себя представление о роли информации и информационных процессов в современном обществе, опыт организации информационного взаимодействия с помощью современных технических средств, навыки получения, отбора, переработки, хранения, передачи и использования информации²².

1. Эффективность использования информационных технологий в обучении убедительно продемонстрирована многолетней практикой.

2. Сопровождение лекционных занятий и демонстрация эксперимента имитационными моделями и интерактивными иллюстрациями значительно облегчают и углубляют проникновение в сущность излагаемого материала. Виртуальные лабораторные работы, компьютерная обработка результатов традиционных лабораторных работ, комплексное сочетание реального и виртуального лабораторного эксперимента дают возможность существенного снижения стоимости лабораторного практикума при одновременном расширении его возможностей. Учащиеся же получают дополнительные возможности более детального, широкого и глубокого ознакомления с изучаемыми процессами.

3. Средства автоматической компьютерной диагностики позволяют осуществлять тотальный контроль знаний и умений учащихся на каждом этапе учебного процесса, постоянно следить за их интеллектуальным развитием, значительно экономя время преподавателя.

4. Использование ИОР в качестве основного инструмента в рамках лекционных занятий предполагает обучение без учителя и могут использоваться в дистанционном обучении (большая часть ИОР должна разрабатываться на основе мультимедийных технологий).

5. Обучающие программы в виде карт понятий, представляющих интерактивный массив информации, дают возможность наглядно работать с большим объемом данных и логическими связями между этими данными. Они могут послужить основой для построения новых траекторий учебного процесса, исключающих последовательное линейное усвоение материала и включающих многообразие межпредметных связей и междисциплинарных вопросов и проблем.

6. Компьютерное тестирование уровня обученности школьника и диагностирование параметров его психофизического развития дополняется использованием экспертных систем – подсистем, осуществляющих сетевые оценочные процедуры и выдающих результаты с определенной степенью точности.

Виды обучающих программ

Линейные программы представляют собой последовательно сменяющиеся небольшие блоки учебной информации с контрольным заданием. Обучающийся должен дать правильный ответ, иногда просто выбрать его из нескольких возможных. В случае правильного ответа он получает новую учебную информацию, а если ответ неправильный, то предлагается вновь изучить первоначальную информацию.

Разветвленная программа отличается от линейной тем, что обучаемому, в случае неправильного ответа, может предоставляться дополнительная учебная информация, которая позволит ему выполнить контрольное задание, дать правильный ответ и получить новую порцию учебной информации.

Технологические схемы программированного обучения (линейная и разветвленная программы)

Адаптивная программа подбирает или предоставляет обучаемому возможность самому выбрать уровень сложности нового учебного материала, изменять его по мере усвоения, обращаться к электронным справочникам, словарям, пособиям и т. д.

Комбинированная программа включает в себя фрагменты линейного, разветвленного, адаптивного программирования.

Применение информационных технологий в методике обучения биологии

Информационные средства обучения называют интерактивными, они обладают способностью «откликаться» на действия ученика и учителя, «вступать» с ними в диалог, что и составляет главную особенность методик компьютерного обучения.

Компьютер может использоваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении (ведении) нового материала, закреплении, повторении, контроле ЗУН. При этом для ребенка он выполняет различные функции: учителя, рабочего инструмента, объекта обучения, сотрудничающего коллектива, досуговой (игровой) среды.

В функции учителякомпьютер представляет:

• источник учебной информации (частично или полностью заменяющий учителя и книгу);

• наглядное пособие (качественно нового уровня с возможностями мультимедиа и телекоммуникации);

• индивидуальное информационное пространство:

  • Компьютерная сеть- группа компьютеров, соединенных между собой средствами связи для совместного использования ресурсов и предоставления пользователям дополнительных услуг, например коммуникационных (глобальная сеть, локальная сеть, Internet, intranet).

  • Глобальная сеть (WAN)- сеть, объединяющая компьютеры, удаленные друг от друга на значительные расстояния, что не позволяет обеспечить высокую скорость передачи данных.

  • Локальная сеть (LAN)- сеть, объединяющая компьютеры в пределах одного здания или расположенных рядом зданий. Небольшие расстояния позволяют обеспечить высокую скорость передачи данных.

  • Internet- самая большая в мире глобальная совокупность сетей (internet - совокупность возможно разнотипных сетей, объединенных с помощью шлюзов и маршрутизаторов). Использует протокол TCP/IP. Прообразом Internet послужила распределенная сеть ARPANET, созданная Пентагоном в 1969 г. для обеспечения связи и управления в условиях термоядерной атаки. В настоящее время Internet содержит два основных раздела - WWW и FTR. Предоставляет услуги электронной почты, а также обеспечивает удаленное управление компьютерами (telnet), доступ к группам новостей Usenet и “живое” общение пользователей в реальном времени (IRC).

  • Intranet- локальная сеть, поддерживающая протоколы HTTP и FTP и оказывающая услуги, подобные Internet. По-русски это интрасеть.

  • WWW(World Wide Web – всемирная информационная сеть –Всемирная паутина) - раздел Internet, образуемый всей совокупностью гипертекстовых (HTML) документов, размещенных на Web-серверах. Логически делится на множество Web-узлов. Для доступа к этим документам используется протокол HTTP;

• тренажер;

• средство диагностики и контроля.

В функции рабочего инструментакомпьютер выступает как:

• средство подготовки текстов, их хранения;

• текстовый редактор;

• графопостроитель, графический редактор;

• вычислительная машина больших возможностей (с оформлением результатов в различном виде);

• средство моделирования.

Функцию объектаобучения компьютер выполняет при:

• программировании, обучении компьютера заданным процессам;

• создании программных продуктов;

• применении различных информационных сред.

Сотрудничающий коллективвоссоздается компьютером как следствие коммуникации с широкой аудиторией (компьютерные сети), телекоммуникации в Интернет.

Досуговая средаорганизуется с помощью:

• игровых программ;

• компьютерных игр по сети;

• компьютерного видео.

Работа учителя в информационной технологии обучения включает следующие функции:

• Организация учебного процесса на уровне класса в целом, предмета в целом (график учебного процесса, внешняя диагностика, итоговый контроль).

• Организация внутриклассной активизации и координации, расстановка рабочих мест, инструктаж, управление внутриклассной сетью и т. п.

• Индивидуальное наблюдение за учащимися, оказание индивидуальной помощи, индивидуальный межличностный контакт с ребенком. С помощью компьютера достигаются идеальные варианты индивидуального обучения, использующие визуальные и слуховые образы.

• Подготовка компонентов информационной среды (различные виды учебного, демонстрационного оборудования, сопрягаемого с ПЭВМ, программные средства и системы, учебно-наглядные пособия, модели и т. д.), связь их с предметным содержанием определенного учебного курса.

В качестве примера можно привести уроки с использованием компьютерных моделей.