Проблемы использования электронных средств обучения биологии
А.В. Теремов, В.М. Галушин, Д.Л. Теплов
Аннотация
Появление электронных средств обучения связано с компьютеризацией образования. Их использование придает биологическому образованию интерактивность, позволяет полнее учитывать потребности и возможности обучающихся. Заменить натуральную наглядность электронные средства обучения не способны, так как являются лишь виртуальными моделями реальных биологических объектов, процессов и явлений. Методическим условием использования электронных средств обучения является их включение в состав комплексов средств обучения биологии, наряду с другими средствами наглядности и техническими устройствами. Только в этом случае можно задействовать все каналы взаимодействия обучающихся с миром живой природы, обеспечить усвоение биологических знаний.
Ключевые слова: электронные средства обучения, интерактивность биологического образования, комплексы средств обучения.
Abstract
Issues of using electronic means in teaching biology
A.V. Teremov, V.M. Galushin, D.L. Teplov
The emergence of electronic means of teaching is associated with the computerization of education. Their use gives interactivity to biological education, allows to fully take into account the needs and opportunities of students. Electronic learning tools are not capable to replace the natural visual aids because they are only virtual models of real biological objects, processes and phenomena. The methodological condition for using e-learning tools is their inclusion in the biology teaching facilities, along with other visual aids and technical devices. Only in this case it is possible to involve all channels of interaction of students with the world of wildlife, ensure the mastering of biological knowledge.
Keywords: electronic learning tools, interactivity of biology education, complexes of teaching means.
Использование электронных средств обучения стало в последнее время одним из самых заметных новшеств образовательной действительности. Их появление связано с компьютеризацией различных сторон жизни современного общества, развитием интерактивных цифровых образовательных технологий, массовым применением в быту разнообразных технических электронных устройств. Доступность и привлекательность электронных средств обучения, возможность их создания собственными силами, причем без особых материальных и временных затрат, сделали их широко распространенными в практике учебной работы общеобразовательных организаций, средних специальных учебных заведений, вузов и учреждений системы дополнительного образования.
Электронные средства обучения -- это собирательное название для всех типов средств обучения (ЦОР, ЭОР, ЭФУ), использующих цифровой сигнал. Они обладают хорошими техническими характеристиками и возможностями, такими как технология матрицы, инфракрасный пульт, специальный режим съемки объектов, быстрый сбор и передача данных и др. Электронные средства обучения заняли в образовательном процессе существенное место. Они позволяют обеспечить управление процессом усвоения учебного материала, систематизировать и закрепить приобретенные знания, контролировать качество достижения образовательных результатов. Электронные средства обучения содействуют самостоятельности обучающихся, позволяют сформировать навыки работы с текстом, овладеть системой понятий, оценить свой уровень подготовки по конкретному вопросу. С помощью электронных средств обучающиеся также могут пройти тренинг в выполнении разных типов учебных заданий, которые используются для текущего и итогового контроля знаний, получить наглядную иллюстрацию сложных и недоступные для реального восприятия природных объектов, процессов и явлений. Электронные средства обучения помогают осуществить программированный контроль знаний, применять персонифицированные формы подачи учебного материала, выстроить индивидуальную образовательную траекторию и реализовать идеи личностно-ориентированного подхода к обучению.
Распространение электронных средств обучения происходит на фоне объективно сложившихся обстоятельств, которые нельзя не учитывать:
• объем потенциально полезного знания постоянно возрастает и превосходит возможности его усвоения субъектами познания на несколько порядков;
• традиционная культура усвоения знаний заменяется культурой поиска, дискуссии, обновления и переработки информации;
• на формирование и развитие образовательного потенциала человека все большее влияние оказывают новые несистемные образовательные институты (СМИ, справочные сайты, информационные и образовательные порталы, дистанционные центры обучения и т.д.);
• жизненные перспективы и карьерный рост человека определяются непрерывным обновлением его образования в течение всей жизни [1, с. 4].
В использовании электронных средств обучения наметился ряд тенденций. Одни из них положительно сказываются на образовательном процессе, например, обеспечивают свободный доступ пользователей к образовательным ресурсам образовательных учреждений, расположенных в географически удаленных точках; оптимизируют учебную деятельность на основе учета уровней обученности тех, кто учится; создают виртуальную образовательную среду, в которой обучающий и обучаемые становятся полноправными субъектами совместной деятельности. Другие тенденции использования электронных средств обучения являются нежелательными, например, смешиваются понятия «знания» и «информированность», реальное интерсубъектное общение подменяется квазиобщением в виртуальной среде, расширяются возможности для плагиата при выполнении разного рода учебных заданий, ухудшается состояние здоровья при работе с компьютером и др.
Отметим, что внедрение электронных средств обучения в образовательный процесс до сих пор не произвело желаемого эффекта качественного роста его результативности. Отчасти причины этого кроются в отсутствии теоретического осмысления данного педагогического феномена. Прикладной аспект использования электронных средств обучения явно преобладает в научно-педагогических исследованиях по данной проблеме. Непростую ситуацию осложняет оснащение компьютерной техники подчас неподходящим для образовательных целей программным обеспечением, навязывание образовательным организациям производителями электронных средств все новых и новых продуктов, административное обязывание преподавателей постоянно обновлять имеющийся в их распоряжении арсенал электронных средств обучения, без учета их дидактической результативности, слабое развитие образовательного сегмента в локальных сетях и др.
Особенно остро эти проблемы стоят в профильном обучении старшеклассников, которое рассматривается как главный инструмент их ориентации в соответствии с профессиональными интересами и намерениями продолжения образования. Профильное обучение является завершающим этапом формирования знаний, умений и навыков информационного самообеспечения учебной деятельности обучающихся, так как по окончанию школы у выпускников должны быть сформированы рациональные приемы и способы самостоятельной работы с информацией, необходимые для решения задач в конкретной выбранной области профессиональной деятельности. Для этого выпускники школы должны уметь применять технологии подготовки и оформления результатов самостоятельной работы с информацией; использовать знаково-символические средства представления информации для создания моделей изучаемых объектов и процессов, схем решения учебных задач; применять речевые средства профессиональной коммуникации; овладеть навыками чтения информационных текстов, осуществлять логические операции сравнения, анализа, синтеза, обобщения, классификации, установления аналогий и причинно-следственных связей; делать умозаключения и выводы; проверять достоверность информации, оценивать ее объективность и полноту. Нерешенность этих задач усугубляет проблему использования электронных средств обучения на следующей ступени образования. Преподаватели вузов сталкивают с неумением студентов младших курсов правильно интерпретировать и представлять информацию, должным образом ее передавать, обобщать, систематизировать, оформлять и т.д. С трудом в напряженном графике вузовской учебной работы находится время на устранение этих недостатков школьного образования.
В предметном обучении электронные средства используются по-разному. Так, в преподавании биологии чаще всего это демонстрация биологических объектов, процессов и явлений на интерактивной доске с помощью проекционной техники, применяемая на этапе сообщения преподавателем нового материала, при проведении с обучающимися обобщающих занятий, во время подготовки мультимедийных презентаций, создания электронных тезаурусов и тематических словарей. Этот список можно продолжить, упомянув, например, о возможностях постановки в учебных лабораториях реальных биологических экспериментов с помощью цифровых лабораторий, в том числе наблюдений за микроскопическими биологическими объектами в цифровой микроскоп [2], проведения виртуальных лабораторных работ с использованием программ-симуляторов -- от сравнительно простых анимаций из Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов [3] до сложных программ, поставляемых разными производителями.
Использование электронных средств обучения значительно повысило интерактивность современного биологического образования. Так, в авторских линиях учебного предмета «Биология» предусмотрено применение учебно-методических комплектов (УМК), в которых центральное место отведено электронной форме учебника (ЭФУ). Такая форма подачи учебного материала, предполагает не только развитие познавательной сферы личности обучаемого, но и его коммуникативных и регулятивных способностей, обеспечивающих полноценный цикл учебной работы со знаниями: а) оценку исходного уровня знаний; б) наращивание новых знаний; в) тренинг с новыми знаниями; г) обобщение и систематизацию новых знаний с ранее изученными знаниями; д) проверку правильности усвоения знаний.
Одна из причин внедрения электронных средств в обучении биологии связана с тем, что, широко проникая в повседневный быт детей и подростков, они становятся основной частью их способа жизни и повседневного общения. Позволив себе отстать от этой массовой тенденции, преподаватель рискует потерять контакт с обучающимися. Кроме того, электронные пособия делают виртуально доступным то, что, по разным причинам, нельзя ни увидеть, ни показать иначе: из-за пространственной удаленности и труднодоступности для большинства участников образовательного процесса, например экзотические природные ландшафты и жизнь их обитателей; из-за временной удаленности -- жизнь растений и животных прошедших геологических эпох; из- за трудностей технико-технологического характера -- данные электронной микроскопии, анатомическое строение тел организмов, ускоренные или замедленные движения (рапидная и рефрактерная съемка); наконец, из-за принципиальной недоступности восприятию -- молекулы органических веществ и биологические наноструктуры. интерактивный цифровой образовательный биологический
Использование электронных средств обучения биологии происходит, как правило, в кабинете биологии. Он служит той информационно-развивающей средой, в которой проводятся не только теоретические и практические занятия по учебному предмету, но и организуется проектная и исследовательская деятельность обучающихся. Кроме электронных средств, в состав учебного оборудования по биологии входят натуральные объекты (живые и препарированные растения и животные, их части, органы, влажные препараты, микропрепараты, скелеты и их части, коллекции, гербарии); приборы и лабораторное оборудование (оптические приборы, посуда и принадлежности); средства на печатной основе (демонстрационные печатные таблицы, дидактический материал); муляжи и модели (объемные, рельефные, модели-аппликации); учебно-методическая литература (определители, справочники, контрольно-измерительные материалы). Специфика обучения биологии требует наличия всего комплекса учебного оборудования для ознакомления обучающихся с живой природой, методами исследования биологических систем и процессов. В кабинете биологии должен быть лабораторный инструментарий, оборудование для проведения биологических наблюдений, постановки биологических экспериментов, а также соответствующие инструкции к ним.
Натуральные объекты -- специфический для обучения биологии вид учебного оборудования, служащий непосредственно объектом наблюдений при постановки и демонстрации опытов, проведения лабораторных и практических работ, выполнения обучающимися проектов и исследований. Заменить полностью натуральные объекты их виртуальными изображениями с помощью электронных средств обучения невозможно. Демонстрация натуральных объектов -- один из основных методов обучения, используемых преподавателем на этапе первичного ознакомления обучающихся с изучаемыми биологическими объектами, процессами и явлениями. В общем виде она сводится к показу натуральных объектов и / или их заместителей (муляжей, моделей, изображений, схем), к проведению демонстрационных опытов [4]. Частным случаем демонстрации натуральных объектов является метод иллюстрации, предполагающий относительно более пассивное восприятие обучающимся, будучи либо наглядным подтверждением, либо сопровождением рассказа преподавателя. Демонстрация живого животного, например, птицы или грызуна в клетке, может быть организована, с точки зрения методики обучения, как иллюстрация: издали, в процессе рассказа, без непосредственного контакта с ним. Также возможна демонстрация процесса поведения: более близкий контакт обучаемых с животным, наблюдение за его кормлением и т.п. Далее, по степени активности обучаемых и их вовлеченности в контакт с объектом, идет комплексное сочетание демонстрации натуральных объектов и практических методов обучения: постановка систематического наблюдения, лабораторного опыта или биологического эксперимента. Существуют методические разработки, в которых запланированы достаточно безопасные и для обучаемых, и для самих биологических объектов учебные действия, например, наблюдение за проявлением пищевых рефлексов у аквариумных рыб, проращивание семян растений и наблюдение за ростом проростков с метками на верхушках побегов, воспитание бабочек из гусениц и др.
Многие из этих разработок давно и хорошо апробированы в образовательном процессе. Даже при сокращении учебных часов на биологию в базисном учебном плане лабораторные и практические работы с натуральными объектами несомненно должны быть включены в программы учебных предметов и элективных курсов. Здесь наблюдается подлинная интерактивность: построение системы прямых и обратных связей обучающихся с преподавателем, с учебной задачей, с объектом восприятия и исследования; возможность оценки знаний и навыков обучающихся путем анализа их высказываний и ответов на вопросы педагога как в процессе работы, так и по ее итогам. Эмоциональная вовлеченность обучающихся в учебный процесс в большинстве случаев очевидна. Между тем при демонстрации биологических объектов и их поведения на мониторе компьютера или на проекционном экране обеспечивать активность обучающихся иногда удается лишь специальными методами, заданиями, предварительной установкой на контрольный опрос и т.п. Но это будет иная активность и другой тип эмоционального контакта. Основанием для него служит психологическая установка, а не интерес-возбуждение, связанный с проявлением ориентировочного рефлекса на заметное, непривычное, пробуждающее непроизвольное внимание и задействующее эмоциональную память.