Вопросы и задания. 1. Сравните понятия «муляж» и «модель»

1. Сравните понятия «муляж» и «модель».

2. Перечислите виды моделей. Приведите примеры их использования при обучении экологии.

3. Разработайте задание для учащихся с использованием картографического материала.
7.4. Средства новых информационных технологий (СНИТ) и технические средства обучения

Средства новых информационных технологий (СНИТ). Эти средства представлены комплексом электронного и программного оборудования, обеспечивающего запись и воспроизведение на компьютере 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.); разнообразное 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-вычислительные устройства и другое оборудование, осуществляющее ввод, переработку, хранение и вывод информации, передачу ее на расстояние. Включает следующие средства:

· персональные компьютеры и другие типы ЭВМ;

· терминальное оборудование ЭВМ;

· средства хранения информации;

· технические средства преобразования различных видов информации 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 обеспечение для решения различных задач. Включает следующие составляющие:

· 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 данного класса);

· прикладные программы: а) специальные (автоматизированные рабочие места на основе ЭВМ, педагогические программные средства и др.); б) общего назначения (текстовые редакторы, графические редакторы, электронные таблицы, базы данных, системы гипертекста).

Основной элемент аппаратного обеспечения новыми информационными технологиями — ЭВМ. Другие типы аппаратного обеспечения ориентированы на реализацию и усиление возможностей ЭВМ в хранении, преобразовании, передаче и представлении информации.

Применение компьютерных средств. Возможно с помощью специально разработанных программ.

Использование компьютера как инструмента для решения разнообразных 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 активность в решении познавательных задач, при этом учитываются их индивидуальные психологические особенности. Внедрение новых технологий в учебный процесс способствует его совершенствованию, расширению возможностей учащихся удовлетворить свои образовательные потребности.

В настоящее время совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих продуцирование, сбор, накопление, хранение, 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-тренажеры;

3) контролирующие ПС;

4) информационно-поисковые и информационно-справочные ПС;

5) имитационные ПС;

6) моделирующие ПС:

7) демонстрационные ПС;

8) учебно-игровые ПС;

9) досуговые ПС.

Средства новых информационных технологий позволяют разнообразить 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 традиционные средства обучения, обеспечить высококачественные изображения натуральных объектов и явлений. Так, очевидны дидактические преимущества, которые дают информационные технологии (АОС, мультимедиа, гипертекст) электронному учебнику по сравнению с традиционной печатной книгой. В технологии мультимедиа создается обучающая среда с ярким и наглядным представлением информации, что особенно привлекательно для школьников; осуществляется интеграция значительных объемов информации на едином носителе. Благодаря применению гиперссылок, гипертекстовая технология упрощает навигацию и предоставляет возможность 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-демонстрационного сопровождения урока и при выполнении домашних 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 объектами, 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 компьютерными 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 интуитивного начала.

Весьма вероятна опасность развития аддитивного (зависимого) поведения пользователя, когда мотивация к самому процессу работы 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 технологий 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 электронное пособие по биологии, предназначенное для применения в общеобразовательной школе, было создано в Российском государственном 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 (тренажера), 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 дополнительной, пояснительной информации, но и уточнить определение какого-либо понятия, получить доступное и краткое объяснение биологических фактов и закономерностей, убедительно проиллюстрированных средствами новых информационных технологий.

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 «неработающие» 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 содержится большое количество схем: классификационных, систематизирующих; таблиц: сравнительных, обобщающих, а также графиков и диаграмм, которые иллюстрируют важнейшие процессы и явления.

Такие формы представления материала предназначены в основном для систематизации биологических понятий, а также для систематизации признаков и свойств объекта изучения. Особенно эффективны иллюстративные блоки, сочетающие натуральное изображение (фото, видео) с различными схематическими изображениями. Такая методически целесообразная форма представления информации 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, имеющих высокую техническую оснащенность и возможность постоянного применения электронных учебных модулей, о нецелесообразности 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 значительной 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 оперировании понятиями высокого уровня абстракции, предоставлять им возможность осуществлять рефлексивный анализ всего алгоритма решения учебной проблемы.

Изучение модулей способствует эффективной интеграции естественно-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 знаний, общению в группах и сотрудничеству при коллективном решении проблем.

Электронные учебные модули экологической направленности могут применяться и во внеклассной работе. Например, информационные 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», интеллектуальную эстафету, заседание «Клуба знатоков живой природы». Все типы учебных модулей могут выполнять функции методического сопровождения элективных курсов, таких, как «Биоразнообразие» 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, звукозаписывающая аппаратура;

· устройства, позволяющие подготовить и продемонстрировать имеющиеся материалы: компьютер, видеомагнитофон, музыкальный центр, магнитофон.

Технические средства обучения принято классифицировать следующим образом.

1. Аудиальные средства, представленные различными техническими устройствами для воспроизведения звуковой информации (проигрыватели, электрофоны, магнитофоны, современные стереомузыкальные центры).

2. Визуальные средства включают как традиционное проекционное оборудование (диапроекторы, эпипроекторы, графопроекторы), так и современное презентационное оборудование (карусельные 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, видеокамеры, персональные компьютеры и мультимедиа-системы, а также классические кинопроекционные аппараты.