Новые информационные технологии в исследовательской деятельности учащихся


Автор: Евсеева Элеонора Анатольевна,
учитель биологии
первой квалификационной категории
МОУ "Лицея № 48"
г. Калуги


Содержание


Введение. Применение активных форм и методов обучения биологии
Теоретическая часть
I. Исследовательская деятельность учащихся на уроках
II. Информационные технологии в исследовательской деятельности учащихся


II-1. Применение готовых материалов коммерческих фирм
II-2. Информационные инструменты
II-3. Применение лабораторных работ на уроках биологии
II-4. Применение фото и видео материалов
II-5. Применение анимации при объяснении физиологических процессов


III. Практическая часть

III-1. Фотографирование и видеосъемка
III-2. Анимация
III-3. Интерактивные ресурсы


Выводы

Список литературы

Введение. Применение активных форм и методов обучения биологии
Правильный подход к совершенствованию методов и средств обучения следует строить на научной основе, рассматривая обучение как целенаправленный организационный процесс взаимодействия, сотрудничества учителя и учащихся, призванный вооружить их научным мировоззрением, знаниями и умениями. Педагогической психологией выделен основной закон усвоения: воспринять - осмыслить - запомнить - применить - проверить результат. Из данной формулы ничего не возможно исключить и нецелесообразно разрывать этапы усвоения во времени, потому что они взаимосвязаны:

Восприятие сопровождается осмыслением;

Осмысление - запоминанием;

Восприятие, осмысление и запоминание расширяются, углубляются и закрепляются в процессе их самостоятельного применения и проверки на практике

Применение термина "активные методы" предполагает существование и неактивных, пассивных методов. Возникает вопрос: что такое активные методы? Понятие "активные методы" включает в себя понятия активность, познавательная активность, активизация.

Активность - это психическое качество, черта характера человека, выражающаяся в усиленной деятельности человека

Познавательная активность школьника выражается в стремлении учиться, преодолевая трудности на пути приобретения знаний, в приложении максимума собственных волевых усилий и энергии в умственной работе. Психологи убеждают, что познавательная активность школьника - качество не врожденное и не постоянное, она динамически развивается, может прогрессировать и регрессировать под воздействием школы, товарищей, семьи, труда и других социальных факторов. На уровень активности сильно влияет учитель и стиль его общения на уроке, успеваемость и настроение самого школьника, поэтому у одного и того же ученика на различных уроках познавательная активность резко меняется, в зависимости от того, какой учитель учит, чему учи т и как учит, как он умеет активизировать класс.

Под активизацией познавательной деятельности подразумевается целенаправленная педагогическая деятельности учителя по повышению уровня (степени) учебной активности. Действия учителя, которые побуждают школьников к старательному учению, способствуют созданию положительного отношения к учебной работе и знаниям, являются средствами активизации. Следовательно, активными методами обучения следует называть те, которые максимально повышают уровень познавательной активности школьников, побуждают их к старательному учению. При активных методах все учащиеся класса на уроке работают интенсивно, с интересом и желанием:

Внимательно слушают - думая;

Наблюдают - думая;

Читают - думая, (здесь можно применять педагогическую технологию "Развитие критического мышления учащихся при организации работы с различными источниками информации"). (Д.А. Иванов "Управление качеством образовательного процесса" № 6, 2007г.);

Выполняют практическое задание - думая.
(Г.М. Муртазин "Активные формы и методы обучения биологии", Москва "Просвещение" 1989 г.).

Теоретическая часть
I. Исследовательская деятельность учащихся на уроках

Стремительно меняющаяся жизнь заставляет нас пересматривать роль и значение исследовательского поведения в жизни человека и исследовательских методов обучения в практике массового образования. С началом ХХI века становится все более очевидно, что умения и навыки исследовательского поиска в обязательном порядке требуются не только тем, чья жизнь уже связана или будет связана с научной работой, они необходимы каждому человеку. Потому и желание современных педагогов максимально приблизить учебную деятельность ребенка в школе к познавательной постепенно трансформируется из десятилетия звучавшей декларации в реальную потребность, весьма зримо опредмечиваемую в образовательной практике. В современном российском образовании это выражено в активно проявляемом стремлении педагогов к внедрению продуктивных методов обучения. Отечественные педагогика и педагогическая психология разрабатывают новые образовательные технологии, построенные на исследовательском поиске ребенка в процессе обучения. Современные специалисты проявляют повышенный интерес к изысканиям своих коллег в плане исследовательского обучения и обучения по "методу проектов" начала ХХ века, разработкам педагогов и психологов ряда западных стран, сохранивших и развивших традиции активного использования продуктивных методов обучения. Теперь обратимся к общепринятой трактовке понятия "исследование" и специальному педагогическому термину "исследовательское обучение". Исследование в обыденном употреблении понимается преимущественно как процесс выработки новых знаний, один из видов познавательной деятельности человека. Поскольку с точки зрения теории и практики образования наибольший интерес представляют научные исследования, кратко остановимся на их специфике.

К научным исследованиям предъявляют обычно следующие требования: объективности, воспроизводимости, доказательности, точности. Результат научной деятельности, как правило, материализован в описании реальности, прогнозировании развития процессов и последствий событий. Существует это чаще всего в форме текстов, содержащих словесные описания, формулы и другие способы выражения выявленных законов.
Основные характеристики науки как системы знаний - полнота, достоверность, систематичность. Наука как вид деятельности характеризуется методом. Известно, что новые знания теоретически можно получать разными путями: через обыденный опыт, умозрение, веру, интуицию, откровение и др. Наука радикально отличается тем, что в ней единственно допустимым является научный метод. Под научным методом, в данном контексте, следует понимать совокупность приемов и операций эмпирического и теоретического исследования действительности, признаваемых научным сообществом.

К числу главных отличий научного исследования от всех других видов исследовательской практики человека обычно относят, по меньшей мере, три главные особенности:

во-первых, в научном исследовании всегда присутствует стремление определять и выражать качество неизвестного при помощи известного;

во-вторых, непременно измерять все то, что может быть измерено, показывать численное отношение изучаемого к известному;

в-третьих - всегда определять место изучаемого в системе известного.

Соответственно этому исследовательское обучение направлено на развитие у ученика умений и навыков научного поиска. Совершенствование собственного образования в процессе, максимально напоминающем научный поиск. (А.Н. Мягкова, Е.Т. Бровкина "Организация учебной деятельности школьников на уроках биологии", М. Просвещение, 1988 г.)
Определение специфики понятия "исследовательское обучение" логично начать с краткого рассмотрения его основы - исследовательского поведения. В качестве первого шага обратимся к определениям известных специалистов. Как обычно бывает со сложными психическими явлениями, однозначного, удовлетворяющего всех определения исследовательского поведения не существует. Однако нельзя не отметить, что разночтения, встречающиеся у разных авторов, не столь велики. Исследовательское поведение рассматривают как:

поведение, направленное на уменьшение возбуждения, вызванного неопределенностью

поиск информации;

поведение, направленное на поиск и приобретение новой информации;

как одну из фундаментальных форм взаимодействия живых существ с реальным миром, направленную на его познание, сущностную характеристику деятельности человека
(Поддьяков А. Н.).

Первое определение скорее характеризует явление исследовательского поведения с точки зрения биологии и мало продуктивно в психологическом плане. Во втором и третьем определениях выступает ключевым и потому находится на первом месте "поиск информации". Нельзя не признать - авторы, безусловно, правы, утверждая, что поиск информации имеет прямое отношение к исследовательскому поведению, но нельзя не заметить при этом, что "поиском информации" исследовательское поведение не исчерпывается, а потому им ограничено быть не может. Присутствующие в определении А. Н. Поддьякова следующие уровни характеризуют исследовательское поведение как одну из фундаментальных форм взаимодействия живых существ с реальным миром, направленную на его познание, и как сущностную характеристику деятельности человека. Они являются существенными дополнениями, но подчеркивают то, что находится за пределами исследовательского поведения как специфического проявления психики.
II. Информационные технологии в исследовательской деятельности учащихся
II-1. Применение готовых материалов коммерческих фирм В настоящее время на рынке цифровых материалом огромное количество различных дисков по биологии, но кто хоть раз пользовался ими, согласится, что ими можно пользоваться только для индивидуального пользования, так как в них много отвлекающих моментов, которые использовать для объяснения материала в классе просто нельзя:

Музыкальный фон (отвлекает учащихся);

Сложная навигация;

Маленькое разрешение (если выводить на экран - рисунки распадаются на растр и плохо видны);

Большие текстовые файлы (отвлекают учащихся) параллельно с рисунками.

Нельзя понравившийся сюжет какого-либо видеофильма вычленить из программы, так как диски, как правило, защищены.

II-2. Информационные инструменты.
Под информационными инструментами подразумеваются:

виртуальные интерактивные уроки;

виртуальные интерактивные лабораторные работы;

виртуальный интерактивный атлас-справочник;

интерактивные тесты для контроля знаний, полученных в процессе обучения.

Далее информационные инструменты будут рассматриваться на примере учебного модуля "Биология. Человек. Анатомия и физиология".

II-3. Применение лабораторных работ на уроках биологии. Применение виртуальных интерактивных лабораторных работ позволит не только проводить любые по сложности и доступности лабораторные работы, но и расширить их спектр. Обусловлено это отсутствием каких либо ограничений, налагаемых соображениями безопасности или экономической целесообразности. Выполненные в виде интерактивной мультипликации, ИЛР создаст у учащегося иллюзию реального исполнения заданий лабораторной работы. Полная свобода действий и возможность совершать ошибки поможет привить ученику исследовательские навыки и умение делать правильные выводы. (Ксения Слепченко "Macromedia Flash 8 Professional", Санкт-Петербург, "БХВ-Петербург" 2006 г.)
II-4. Применение фото и видео материалов. Для создания материалов используются авторские фото и видеоматериалы, которые помогают реально оценивать возможности современной науки. Ярко демонстрируют учащимся физиологические процессы, морфологическое и анатомическое строение. Конечно, вне всякого сомнения, никто не отменяет экскурсий в природу, в музеи, в заповедники, но в связи с тем, что количество часов на изучение биологии с каждым годом снижается, то целесообразным является применение в обучении интерактивных экскурсий, знакомство с некоторыми растениями, видами редких живых организмов. Для данной работы требуются цифровой фотоаппарат с возможностью видеосъемки, или же видеокамера. Возможно использование готового видеоматериала, например, DVD-фильмы BBC. Однако использовать целый фильм на уроках невозможно из-за его продолжительности, а разыскивание необходимого сюжета во время урока занимает большое количество времени, что отвлекает учащихся. Поэтому, было бы неплохо, если бы учитель умел заранее подготовить и скомпоновать выбранные видеофрагменты.
II-5. Применение анимации при объяснении физиологических процессов. Перспективным направлением, на мой взгляд, является создание и применение коротких анимационных роликов, в полусхематичной форме отображающих те или иные природные процессы. Из моей практики видно, что такие ролики способствуют более эффективному усвоению учебного материала. Например, анимационные ролики:

Митоз;

Мейоз;

Регуляция дыхания;

Газообмен в легких и тканях;

Регуляция сердечного ритма.

Я убедилась, что во время демонстраций подобного материала, даже учащиеся класса коррекции, до объяснения учителя, могут проанализировать и объяснить суть физиологических процессов. (Для создания собственных анимационных роликов использовалась литература под номерами - 7, 11, 12, 13, 14).
III. Практическая часть
III-1. Фотографирование и видеосъемка.
Как выше было указано, для создания поддерживающего цифрового материала, необходимы цифровой фотоаппарат с возможностью качественной видеосъемки, а также видеокамера. Рекомендую не приобретать фотоаппарат менее чем с матрицей в 6 мегапикселей и возможностью видеосъемки 25-30 кадров в секунду. Весьма перспективным, считаю, использование цифрового микроскопа для создания собственных коллекций фотографий микропрепаратов. К созданию подобного материала можно и должно привлечь учащихся, что повысит их заинтересованность в изучении биологии и привьет им интерес к исследовательской деятельности.
III-2. Анимация.
В ходе создания поддерживающего дидактического и демонстрационного материала по биологии большое внимание уделяется анимации, так как в детском возрасте многие учащиеся легко воспринимают движения. В биологии много тем, которые требуют объяснения материала не только на словесном уровне, а также эффективнее использование анимированных роликов. Практически в каждой теме, уроках, имеются анимации. Как показала практика, даже классы коррекции легко воспринимают сложные физиологические процессы организма человека, если они могут пронаблюдать его на экране, самостоятельно проследить изменения в организме, проговорить и проанализировать. Поэтому в дальнейшей работе планируются различного рода ролики. Вся анимация, которая используется в работе делается в программе Macromedia Flash 8 Professional. (Для создания собственных анимационных роликов использовалась литература под номерами - 7, 11, 12, 13, 14)
III-3. Интерактивные ресурсы
При помощи современных цифровых технологий можно создать атмосферу на уроке, где каждый учащийся получит свою работу, которую он будет выполнять с интересом и с большим желанием вернуться к ее выполнению, если она по какой-то причине не была выполнена. Также для заинтересованности более продвинутых учащихся, желающих углубить свои знания по биологии, а также выполнить поисковую исследовательскую работу, интерактивным ресурсам трудно найти альтернативу. Так, например, для подготовки научно-исследовательской работы по иридодиагностике, (Данилюк О.А. Практическая иридодиагностика и фитотерапия. Ростов-на-Дону, Феникс, 2006. - 608 с.) специально была подготовлена интерактивная сетка радужной оболочки глаза, где при наведении мышки четко выделяются внутренние органы человека. (Питер Джексон-Мейн Иридодиагностика для всех. Как по глазам определить факторы риска и найти свой путь к здоровью. Москва, Росмен, 2005. - 128 с). Если на радужной оболочки глаза исследуемого были повреждения (лакуны) - при наведении курсива, можно определить зону риска определенного органа. Данный интерактивный ресурс можно использовать для внеклассной работы учащихся, для исследования своего организма, а также для исследования всех желающих. 3ds Max 9 (С. Бондаренко, М. Бондаренко "3ds Max 9", Москва, Питер 2007 г.)

В авторской работе имеются примеры практических работ, при помощи которых ребенка можно обучить навыкам определения физиологического состояния организма человека:

Определение группы крови

Знакомство с работой электрокардиографа;

Измерения артериального давления.

Данный материал готовится при помощи программ:

CorelDRAW x3

Adobe Photochop CS 2

Macromedia Flash 8 Professional

3ds Max 9

Swift 3D

Выводы

1. Использование информационных технологий предполагает проведение учащимися целого ряда самостоятельных работ исследовательского характера.
2. При выполнении исследовательских работ учащиеся используют все имеющиеся в ИИСС информационные источники и инструменты: справочный и иллюстративный материал, поисковую систему, объекты виртуальных лабораторий.
3. Результатом выполнения работы чаще всего становится мультимедийная демонстрация, включающая скомпилированный фактический и иллюстративный материал, а также собственные статистические данные и результаты их обработки.
4. Большинство заданий, выполняемых учащимися в процессе работы с информационными источниками, проверяются компьютером автоматически, что во многих случаях повышает объективность оценки, снижает уровень тревожности, прямо или косвенно способствует формированию у каждого ученика адекватной самооценки, освобождает учителя от рутинной работы по проверке выполненных заданий.
5. Материал, самостоятельно подготовленный учителем, наиболее адаптирован к работе с классами, позволяет легко манипулировать материалом, знаком учащимся, стилизован.
6. Итогом таких исследовательских работ являются работы, предоставленные на чтениях Чижевского, занимающие второй год призовые места на секции "Медицина" на городских и на областных этапах.
7. Облегчена работа с классами коррекции, где материал закрепляется не только словесно, но и при помощи манипулирования работами, увиденными материалами.
8. Итогом данной работы также являются авторские договоры, подписанные с Национальным фондом подготовки кадров на выпуск обучаемых дисков для учебников по анатомии человека, а также для учебника "Живая и неживая природа" для младших классов.


Список литературы.

1. Г.М. Муртазин "Активные формы и методы обучения биологии", Москва "Просвещение" 1989 г. - 189 с.
2. Питер Джексон-Мейн Иридодиагностика для всех. Как по глазам определить факторы риска и найти свой путь к здоровью. Москва, Росмен, 2005. - 128 с.
3. Данилюк О.А. Практическая иридодиагностика и фитотерапия; Ростов-на-Дону, Феникс, 2006. - 608 с.
4. С. Бондаренко, М. Бондаренко 3ds Max 9. Библиотека пользователя, Москва, Питер 2007 г. - 640 с.
5. Ю. Гурский, И. Гурская, А. Жвалевский. Трюки & эффекты CorelDRAW x3 - Москва, Питер, 2006г. - 480 с.
6. А.Н. Мягкова, Е.Т. Бровкина, Организация учебной деятельности школьников на уроках биологии; - М,; Просвещение, 1988 г. - 192 с.
7. Ксения Слепченко "Macromedia Flash 8 Professional", Санкт-Петербург, "БХВ-Петербург" 2006 г. - 416 с.
8. А.А. Дуванов,;Web-конструирование HTML, основы информатики, Санкт-Петербург "БХВ-Петербург" 2003г.- 512 с.
9. И. Мюллер-Маккерт, Диагностика заболеваний по радужной оболочке глаза, М.; ООО ТД "Издательство Мир книги", 2007. - 128 с.
10. Вельховер Е.С., Шульпи на Н.Б., Иридодиагностика. - М., Медицина, 1988. - 205 с.
11. Мельников С., Создание игр во Flash MX. - Санкт-Петербург, "БХВ-Петербург" 2005 - 304 с.
12. Макар Джоб., Секреты разработки игр в Macromedia Flash MX. Перевод с англ. - М.: Кудиц-Образ. 2004. - 608 с.
13. Розеншвейг Г. Macromedia Flach 8. Создание игр с помощью ActionScript. Пер. с англ. - М.:ДМК Пресс, 2006. - 576 с.: ил. (Серия "Web-дизайн").
14. Тапер Д. Web-программирование нового поколения на ActionScript 2.0 /Джефф Тапер, Джеймс Тальбот, Робин Хаффнер; пер. с англ. С.П. Леонтьев. - М.: НТ Пресс. 2005. - 520 с.: ил. - (Самоучитель).