Экология. обучение экологии. Учебник для студ высш учеб заведений н. Д. Андреева, В. П. Соломин, Т. В. Васильева под ред
 Скачать 1.56 Mb.
|
|
Средства новых информационных технологий (СНИТ). Эти средства представлены комплексом электронного и программного оборудования, обеспечивающего запись и воспроизведение на ком- пьютере аудио- и видеоинформации. К СНИТ относят компьютеры, мультимедиа-проекторы, цветные жидкокристаллические панели и прочее периферийное оборудование, цифровые фото- и видеокамеры, лазерные указки и т.д. Кроме того, применяются различные устройства и датчики, совместимые с компьютером, необходимые для получения разнообразной информации (о каких- либо процессах, о состоянии окружающей среды и т.д.); раз- нообразное программное обеспечение и информационные ресурсы на электронных носителях, которые можно использовать на уроках, во внеурочной, домашней и внеклассной работе по биологии. Все многообразие СНИТ иногда подразделяют на две части. I. Аппаратное обеспечение (Hard) — электронно-вычисли- тельные устройства и другое оборудование, осуществляющее ввод, переработку, хранение и вывод информации, передачу ее на рас- стояние. Включает следующие средства: — персональные компьютеры и другие типы ЭВМ; — терминальное оборудование ЭВМ; — средства хранения информации; — технические средства преобразования различных видов ин- формации в цифровую и обратно; — средства телекоммуникации; — аппаратное обеспечение систем искусственного интеллекта; — специальное оборудование для реализации прикладных задач. II. Программное обеспечение (Soft) — совокупность программ и правил, позволяющих пользователю применять аппаратное обес- печение для решения различных задач. Включает следующие со- ставляющие: —тестовое программное обеспечение; —операционные системы и сервисные программы (MS DOS, Unix, Windows и другие типы ПО данного класса); — инструментальные средства (трансляторы, компиляторы, языки программирования, системы автора и другие типы ПО данно- го класса); — прикладные программы: а) специальные (автоматизирован- ные рабочие места на основе ЭВМ, педагогические программные средства и др.); б) общего назначения (текстовые редакторы, гра- фические редакторы, электронные таблицы, базы данных, системы гипертекста). 111 Основной элемент аппаратного обеспечения новыми инфор- мационными технологиями — ЭВМ. Другие типы аппаратного обеспечения ориентированы на реализацию и усиление возмож- ностей ЭВМ в хранении, преобразовании, передаче и представлении информации. Применение компьютерных средств. Возможно с помощью специально разработанных программ. Использование компьютера как инструмента для решения раз- нообразных прикладных задач позволяет проводить тестирование учащихся; значительно расширяет возможности создания учебных пособий и разработки идеальных моделей экологических объектов, позволяющих ученикам проникать в суть явлений. С помощью компьютера учащиеся развивают творческую ак- тивность в решении познавательных задач, при этом учитываются их индивидуальные психологические особенности. Внедрение новых технологий в учебный процесс способствует его совершен- ствованию, расширению возможностей учащихся удовлетворить свои образовательные потребности. В настоящее время совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих продуцирование, сбор, накопление, хра- нение, обработку и передачу информации, условно называют новыми информационными технологиями. Эти технологии основаны на применении компьютера и современных средств связи, их важнейшая составляющая — программно-педагогические средства (ППС). В образовательном процессе применяют следующие ППС: 1) обучающие программные средства (ПС); 2) программы-тре- нажеры; 3) контролирующие ПС; 4) информационно-поисковые и информационно-справочные ПС; 5) имитационные ПС; 6) мо- делирующие ПС: 7) демонстрационные ПС; 8) учебно-игровые ПС; 9) досуговые ПС. Средства новых информационных технологий позволяют раз- нообразить контроль знаний и повысить его качество. С их помощью целесообразно организовывать тренинги по решению проблемных задач; моделировать глобальные природные процессы, недоступные непосредственному наблюдению (зарождение циклона, извержение вулкана, землетрясение и т.д.) с последующим обсуждением их экологических последствий. Их можно применять как информационно-справочные и консультирующие системы. Компьютерные средства способны заменить многие традицион- ные средства обучения, обеспечить высококачественные изобра- жения натуральных объектов и явлений. Так, очевидны дидакги- ческие преимущества, которые дают информационные технологии (АОС, мультимедиа, гипертекст) электронному учебнику по срав- нению с традиционной печатной книгой. В технологии мультимедиа создается обучающая среда с ярким и наглядным представлением информации, что особенно привлекательно для школьников; 112 осуществляется интеграция значительных объемов информации на едином носителе. Благодаря применению гиперссылок, гипертек- стовая технология упрощает навигацию и предоставляет возмож- ность выбора индивидуальной схемы изучения материала. На основе моделирования процесса обучения становится возможным дополнить учебник тестами, отслеживать и направлять траекторию изучения материала, осуществляя таким образом обратную связь. Использование средств мультимедиа при изучении экологии открывает широкие возможности для эффективного наглядно-де- монстрационного сопровождения урока и при выполнении до- машних заданий; для полноценного усвоения учебного материала в условиях самообразовательной деятельности учащихся. Интерактивное программное обеспечение мультимедиа позволяет сочетать визуальные и аудиальные эффекты. Сочетание в учебном пособии печатного текста, звука, графики, а в последнее время — анимации и видео решает важную дидактическую проблему — иллюстрацию сложных экологических явлений и процессов. Весьма эффективны средства мультимедиа и для организации виртуальных лабораторных и практических работ, виртуальных экскурсий. Компьютерные интерактивные модели в определенных условиях могут заменять реальные объекты. Естественно, что навыки, вырабатываемые у учащихся в работе с виртуальными объектами, в большинстве случаев непригодны для работы с реальными объек- тами, однако в ряде случаев в силу целого комплекса причин это обоснованно. Однако некоторые элементы учебно-воспитательного процесса (в том числе, средств обучения) не могут быть заменены ком- пьютерными средствами и технологиями. Так, СНИТ не должны доминировать над теми технологиями, которые исторически выводят экологическое образование на особый, в определенном смысле уникальный статус — статус предметов, изучающих системные явления природы. В первую очередь это касается исследовательской деятельности школьников в условиях природной среды: организации полевых практикумов, экскурсий в природу, лабораторных экспериментов с натуральными объектами и др. Моделирование на компьютере не заменяет указанные направления работы. К сожалению, существует ряд проблем, связанных с применением информационных технологий в учебном процессе. Избыточность учебной информации может вызвать негативную реакцию у пользователя, не обладающего необходимыми навыками самообразовательной деятельности. Кроме того, жесткие программы приводят к излишней алгоритмизации мыслительной деятельности, уменьшают стимул к творческой деятельности и активности учащихся, что может привести к некоторому подавлению ин- туитивного начала. Весьма вероятна опасность развития аддитивного (зависимого) поведения пользователя, когда мотивация к самому процессу работы 113 на компьютере становится самоцелью, при этом нивелируется основная учебная задача — мотивация к учебной деятельности. Средства компьютерных технологий предоставляют возможность взаимопревращения биологических объектов, разделения объекта на части, умерщвления. В определенной мере это противоречит идее гуманизации образовательного процесса. Игры уводят жизнь в виртуальное пространство, где не поддерживаются законы морали, где нет линейности времени. Весьма ограничивается возможность развития культуры речи учащихся, недостаточно активно развиваются навыки работы с терминами, навыки письменной речи. Средства новых информационных технологий вполне могут заменить (и такая замена вполне успешно происходит в современных образовательных учреждениях) традиционные технические средства обучения, а также средства изобразительной наглядности. Однако такую группу средств обучения, как средства натуральной наглядности, современные компьютерные средства заменить не могут по следующим причинам: • невозможность отражения (несмотря на бурное развитие тех- нологий виртуальной реальности) всех возможных сторон, свойств и признаков данного объекта (окраска, запахи, звуки, рельефность и др.) в их целостности; • необходимость формирования и развития учебных умений, связанных с работой с натуральными объектами; • необходимость воспитания эмоционального и ценностного отношения к объектам живой природы. Таким образом, наиболее перспективны в обучении экологии такие комплексы, ядром которых станут средства натуральной наглядности и средства новых информационных технологий. СНИТ тесно связаны с техническими средствами обучения. Электронный учебник. Впервые мультимедиа-продукт как элек- тронное пособие по биологии, предназначенное для применения в общеобразовательной школе, было создано в Российском государ- ственном педагогическом университете им. А. И. Герцена в 2006 — 2007 гг. Электронное пособие представляет собой разделенный на так называемые «уроки» курс школьной биологии. Каждый «урок» состоит из трех модулей: информационного, практического (тре- нажера), модуля диагностики и контроля. Информационный модуль включает основной объем подаваемой информации. Для разграничения обязательного для усвоения учащихся содержания и дополнительной информации используются гиперссылки, а также рубрики «Факультатив», «Это интересно», «Факты». Информация подобрана авторами таким образом, чтобы, с одной стороны, учебный материал раскрывал основные положения современной биологии, а с другой — был доступен и интересен для школьников. Гиперссылки — характерная особенность мультимедийных объектов. С их помощью учащиеся могут не только обратиться к 114 дополнительной, пояснительной информации, но и уточнить оп- ределение какого-либо понятия, получить доступное и краткое объяснение биологических фактов и закономерностей, убедительно проиллюстрированных средствами новых информационных тех- нологий. В разделах «Факультатив» или «Это интересно» представлены научно значимая и интересная информация об ученых-биологах, истории биологических открытий и новых достижениях биологии. Весьма важно освещение историко-научного материала во взаимосвязи и взаимовлиянии развития науки и общества. Помимо традиционных рисунков, видео- и анимационных фрагментов, используемых в уже имеющихся электронных пособиях по биологии, информационный модуль данного пособия включает интерактивные объекты (динамические схемы, электронные муляжи и др.). Они позволяют схематически показывать развитие биологических процессов, укрупнять изображение отдельных фрагментов, «заглядывать» внутрь объекта, убирать «не- работающие» детали. К несомненным достоинствам электронного учебника относится включение процесса восприятия учебного материала с предъявления ключевого проблемного вопроса, к ответу на который учащиеся будут готовы к концу изучения модуля. В информационном и особенно в практическом модуле содер- жится большое количество схем: классификационных, система- тизирующих; таблиц: сравнительных, обобщающих, а также гра- фиков и диаграмм, которые иллюстрируют важнейшие процессы и явления. Такие формы представления материала предназначены в основ- ном для систематизации биологических понятий, а также для систе- матизации признаков и свойств объекта изучения. Особенно эффек- тивны иллюстративные блоки, сочетающие натуральное изображе- ние (фото, видео) с различными схематическими изображениями. Такая методически целесообразная форма представления инфор- мации обеспечивает развитие умений сопоставления, обобщения, выделения главного, раскрытия ассоциативных связей. Контролирующий модуль включает большое разнообразие форм оценивания усвоенных знаний и умений учащихся. Для этой цели служат различные кроссворды, подборки разных по сложности задач; виртуальные дидактические карточки, викторины и т.д. Задания на соотнесение экологических объектов и процессов, на установление последовательности экологических явлений позволяют быстро проверить и оценить знания и умения учащихся. Урок как основная форма обучения экологии предоставляет обширные возможности для использования электронных учебных модулей. Однако хотелось бы предостеречь учителей школ, име- ющих высокую техническую оснащенность и возможность посто- янного применения электронных учебных модулей, о нецелесо- 115 образности одновременной работы с информационным, контрольным и практическим модулем на каждом уроке. Специфика предмета «экология» предполагает широкое включение в учебный процесс лабораторных и практических работ, применение натуральных, в том числе объектов живой природы. Поэтому оптимальным вариантом является работа учащихся с модулями не только на уроке, но и дома в качестве самоподготовки и повторения пройденного материала. Информационный и практический модули можно применять на уроке как при изучении нового материала, так и при его закреплении. Контрольный модуль целесообразно использовать при повторении и закреплении нового материала, а также при контроле знаний и умений на обобщающих уроках. Работа с электронными учебными модулями содействует зна- чительной индивидуализации процесса обучения экологии благодаря деятельности учеников, способных эффективно работать в быстром темпе. С помощью электронных модулей они могут успешно изучить такие разделы модулей, как «Факультатив», «Интересно», «Факты», а также освоить контрольный модуль. За это же время другие ученики могут ознакомиться с основным блоком информационного модуля в удобном для них темпе. Применение в образовательном процессе электронного учебника изменяет обучающую и контролирующую функции учителя. Управляя процессом взаимодействия учащихся с мультимедиа- пособием, учитель в затруднительной ситуации должен указывать учащимся направление поиска, помогать им в освоении и опери- ровании понятиями высокого уровня абстракции, предоставлять им возможность осуществлять рефлексивный анализ всего алгоритма решения учебной проблемы. Изучение модулей способствует эффективной интеграции ес- тественно-научных (биологических, экологических, химических и физических) и гуманитарных знаний. Интеграция касается таких понятий, как «загрязнение природной среды», «химическое загрязнение», «виды физического загрязнения природной среды», «особо охраняемые природные территории», «демографические показатели популяции», «абиотическая среда», «социальная среда», а также понятия об этическом и эстетическом значении природы. Это определяет целесообразность применения модулей при проведении интегрированных уроков. Разнообразить уроки экологии поможет совмещение методики применения электронных учебных модулей с элементами таких педагогических технологий, как «проектное обучение» и «обучение в сотрудничестве». Подразделив коллектив класса на группы, можно поручить учащимся каждой группы проработку материала по каждому отдельному блоку с последующим обменом информацией между группами. Такой вид деятельности будет способствовать повышению интереса учащихся к самостоятельному приобретению 116 знаний, общению в группах и сотрудничеству при коллективном решении проблем. Электронные учебные модули экологической направленности могут применяться и во внеклассной работе. Например, инфор- мационные модули об особо охраняемых природных территориях, о Красной книге, о биоразнообразии как условии сохранения биосферы могут стать основной темой для занятий кружка или школьной конференции, а также оказать помощь в проведении недели окружающей среды. Контрольные и практические модули предоставят возможность очень быстро организовать и провести «игру по станциям», ин- теллектуальную эстафету, заседание «Клуба знатоков живой при- роды». Все типы учебных модулей могут выполнять функции ме- тодического сопровождения элективных курсов, таких, как «Био- разнообразие» и «Охраняемые природные территории». Технические средства обучения (ТСО). Сюда относится аппаратура для проявления информации, заложенной в экранно- звуковых средствах обучения. Существуют различные подходы к классификации технических средств обучения. Одна из классификаций построена по признаку подготовки или демонстрации информации: — устройства только для предъявления уже готовых данных: телевизоры, видеоплееры для CD или DVD дисков, слайд- проекторы, оверхед или графопроекторы; для аудиоматериалов — это проигрыватели; — устройства для подготовки данных, фотоаппараты, цифровые фотокамеры, аналоговые и цифровые видеокамеры, звуко- записывающая аппаратура; — устройства, позволяющие подготовить и продемонстри- ровать имеющиеся материалы: компьютер, видеомагнитофон, музыкальный центр, магнитофон. Технические средства обучения принято классифицировать следующим образом. 1. Аудиальные средства, представленные различными техни- ческими устройствами для воспроизведения звуковой информации (проигрыватели, электрофоны, магнитофоны, современные стереомузыкальные центры). 2. Визуальные средства включают как традиционное проекци- онное оборудование (диапроекторы, эпипроекторы, графопроек- торы), так и современное презентационное оборудование (кару- сельные слайд-проекторы, графопроекторы повышенной величины светового потока, электронные доски и др.), а также носители визуальной информации. 3. Аудиовизуальные средства, к которым относятся электронно- технические устройства, предназначены для предоставления информации по двум каналам: слуховому и зрительному. В данную категорию средств относят телевидение, видеомагнитофоны, 117 видеокамеры, персональные компьютеры и мультимедиа-системы, а также классические кинопроекционные аппараты. Вопросы и задания 1. Сформулируйте определение понятия «новые информационные технологии». 2. Перечислите преимущества СНИТ перед другими средствами обу- чения. 3. Назовите проблемы применения СНИТ при обучении экологии. 4. Какие виды технических средств обучения применяются в настоящее время? 7.5. Вербальные средства обучения экологии |