CC BY
196
УДК 001.891.572 ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ
Никонов О.В.
В статье рассматриваются имеющиеся компьютерные программы по предметам естественнонаучного цикла, представлена модель педагогического потенциала использования компьютерных технологий при формировании экологических знаний, описан опыт работы МБОУ «Гимназия №7 г. Казани с современным компьютерным оборудованием, реализация проектной деятельности, получение измерений при помощи различных датчиков, работа с зондовым микроскопом.
Целью данного исследования является выявление педагогического потенциала компьютерных технологий при формировании экологических знаний учащихся.
Метод или методология проведения работы. Для решения поставленных задач и проверки выдвинутой гипотезы были использованы следующие методы исследования: теоретические (теоретико-методологический анализ научной, психолого-педагогической и учебно-методической литературы по теме исследования; анализ, сравнение и обобщение опыта работы учителей общеобразовательных школ и гимназий; анализ учебных программ, методических пособий по педагогике, экологии, географии, информатике, методике преподавания естественнонаучных дисциплин); эмпирические (педагогическое наблюдение, педагогический эксперимент с использованием разработанных методик); диагностические (беседа, анкетирование, тестирование); прогностические (моделирование, математическая статистика и др.).
Результаты. Достоверность и обоснованность результатов обусловлены реализацией комплекса теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных целям и задачам работы, четким выбором методологических позиций, полнотой рассмотрения предмета исследования педагогического потенциала компьютерных технологий.
Область применения результатов. Материалы исследования в виде научных статей, методических разработок уроков используются в школах и гимназиях города Казани, а также студентами педагогических ВУЗов и могу быть полезны учителям естественнонаучных дисциплин общеобразовательных учреждений.
Ключевые слова: планшетный компьютер iPad; зондовый микроскоп; экологический мониторинг; 3D зал; 3D микроскоп.
PEDAGOGICAL POTENTIAL OF COMPUTER TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL KNOWLEDGE FORMATION
Nikonov O.V.
The article reviews the available computer software for natural sciences subjects, a model of the pedagogical potential of computer technology in the formation of ecological knowledge, experience described MBOU "Gymnasium № 7 in Kazan with modern computer equipment, the implementation of the project activities, the measurements using different sensors work with the probe microscope.
The purpose of this study is to identify the educational potential of computer technology in the formation of environmental knowledge of students.
Method or the methodology of the work. To solve the problems and test this hypothesis we used the following methods: theoretical (theoretical and
methodological analysis of scientific, psychological, educational and instructional literature on research, analysis, comparison and generalization of the work of teachers
of secondary schools and high schools, analysis of curriculum , teaching aids in education, ecology, geography, computer science, teaching of natural sciences), empirical (pedagogical supervision, educational experiment using the developed methods) diagnostics (interview, questionnaires, testing) forecasting (modeling, mathematical statistics, etc.) .
Results. The reliability and validity of the results due to the implementation of complex theoretical and empirical research methods that are appropriate to the purposes and objectives of the work, a clear choice of methodological positions, full consideration of the subject of research educational potential of computer technology.
Field of application of the results. The study materials in the form of research papers, teaching materials used in the lessons schools and high schools of the city of Kazan, as well as future teachers and can be useful for teachers of natural sciences educational institutions.
Keywords: Tablet PC iPad; probe microscope, environmental monitoring; 3D room; 3D microscope.
В настоящее время в образовательном пространстве имеется разнообразный набор интерактивных средств обучения по географии, биологии, химии, физике, которые содержат помимо гипертекста, высококачественную графику, слайды, видеоролики и звуковое сопровождение. Такие средства обучения принято сейчас называть учебными электронными мультимедиаизданиями. Разработаны они в соответствии со стандартами Министерства Образования и науки Российской Федерации, использование которых, несомненно делает учебный процесс более эффективным.
Создание информационно-образовательной среды - это важный компонент новой системы образования. С точки зрения образовательного процесса, современная информационная образовательная среда представляет собой педагогическую систему, которая направлена на формирование творческой, интеллектуально развитой личности. Информационно
образовательная среда состоит из 4 подсистем: информационно-
образовательные ресурсы; компьютерные средства обучения; современные средства коммуникации; педагогические технологии. Комплексное взаимодействие и слаженная работа всех подсистем позволят добиться высоких результатов.
В современном мире существует большое разнообразие мультимедийных программ, которые можно по методологическому назначению классифицировать в следующие группы:
1. учебные базы данных, содержащие разнообразную биологическую и экологическую информацию (электронные энциклопедии и электронные учебники).
2. контролирующие программы (тестирование, практические работы, контроль усвоения знаний и формирования умений и навыков).
3. демонстрационные программы, реализующие принцип наглядности на основе использования оцифрованных графических фото-, аудио-, видеоматериалов и компьютерных моделей географических, биологических, химических, физических процессов и явлений.
4. программы управления обучением, обеспечивающие сбор информации о процессе обучения в целом, её анализ и представление обработанных данных (автоматический сбор и выставление оценок, их хранение, передача по Интернету родителям посредством смс-рассылки или просмотра электронного журнала).
5. электронные практикумы. Это программы, обеспечивающие лабораторные и практические занятия с использованием интерактивных информационных моделей. Например, демонстрация круговорота воды; извержения вулкана; движение воздушных масс, суточного цикла растений.
6. автоматические обучающие системы, поддерживающие весь цикл обучения (представление учебного материала; тренаж и контроль;
интерактивные упражнения, где предлагается разместить географические объекты на карте, подписать части цветка и др.).
Перечислим некоторые учебные электронные мультимедиаиздания, которые, как показала практика, можно систематически использовать на уроках географии:
> учебные электронные мультимедиа-издания на компакт-дисках, предназначенные для использования в преподавании конкретного курса географии: «География. Начальный курс. 6 класс», «Материки, океаны, народы и страны. 7 класс», «География России. Природа и население. 8 класс», «География России. Хозяйство и регионы. 9 класс», «Экономическая и социальная география мира. 10 класс» (разработчик — Республиканский мультимедиацентр Министерства образования РФ);
> учебные электронные мультимедиаиздания, предназначенные для поддержки прикладного программного обеспечения общего назначения, уже установленного на персональном компьютере: комплект компакт-диск -методическое пособие «Использование Microsoft Office в школе» на примере уроков географии (разработчики — Московское представительство Microsoft и Республиканский мультимедиацентр Министерства образования РФ);
> библиотека электронных наглядных пособий по географии. VI-X классы (разработчик — Республиканский мультимедиацентр Министерства образования РФ).
Все учебные электронные мультимедиаиздания на компакт-дисках, предназначенные для использования в преподавании конкретного курса географии, имеют примерно аналогичную структуру:
1) иллюстрированный текст по конкретным темам и разделам курса;
2) мультимедиакомпоненты (звук, видео, анимации, интерактивные карты, flash-ролики и др).
3) мультимедийный интерактивный практикум;
4) контрольные вопросы и тесты;
5) словарь терминов и понятий, список персоналий (ученые, чьи имена упомянуты в учебнике);
Данная структура очень удобна и это позволяет использовать мультимедиакурс:
> при выполнении тематических, лабораторных и практических работ (опция меню «Практика»),
^ при ответах на вопросы и задания для проверки усвоения материала, при проведении итогового тестирования (опция меню «Тесты»),
^ при ознакомлении с новыми определениями географических и экологических терминов и понятий (опция меню «Справочник»),
> при поиске интересного дополнительного материала в сети Интернет (опция меню «Интернет»). На диске имеются адреса сайтов географического и экологического содержания, дано краткое описание сайта. На данных сайтах можно найти исчерпывающую и очень интересную информацию, как о Планете Земля, в целом, так и о конкретной стране, и даже городе!
На уроке географии в 8 классе по теме: «Оценка агроклиматических ресурсов. Электронные таблицы» учащиеся по данным таблиц вычисляют среднемесячную температуру воздуха в конкретном городе, строят график годового хода температур, диаграмму годового количества осадков на территории какого-либо субъекта Российской федерации. Применение такого программного обеспечения экономит время на уроке, оживляет восприятие учащимися материала, прививает интерес к изучению предмета, совершенствует творческие способности учащихся.
Мультимедиакурс по-новому представляет содержание учебника, который позволяет осуществлять самостоятельный поиск учебного материала, обобщение и систематизацию новых знаний. Видео- и фотоматериалы развивают образное мышление, формируют географические представления.
Элементы анимации («живые» схемы) позволяют смоделировать на экране географические процессы и явления в динамике.
Педагогический потенциал использования компьютерных технологий при формировании экологических знаний учащихся велик и только начинает развиваться. В целом модель реализации педагогического потенциала компьютерных технологий можно представить следующим образом:
Сегодня на уроках естественнонаучного цикла используется лишь малая часть компьютерной техники и программ: это в основном интерактивная доска, проектор, мультимедийные диски. Но кроме этого, на уроках
естсественнонаучного цикла можно использовать 3D-контент, электронные книги, лабораторное оборудование, датчики влажности, температуры, освещенности, зондовые микроскоп, 3D-микроскоп и т.д. этот список может быть продолжен сколь угодно долго. Образовательным учреждениям и педагогам есть к чему стремиться и совершенствоваться.
На уроках физики в школах города Казани обычно активно используются следующие мультимедийные издания: Физика. 7 класс.; Открытая физика; Готовимся к ЕГЭ. Физика: Решение экзаменационных задач в интерактивном
режиме; Физика 7 - 11 класс: библиотека электронных наглядных пособий; Физика: учебное электронное издание. 7 - 11 класс; Видеозадачник по физике: Обучающие программы нового поколения; Живая физика.
Данные программные продукты позволяют повысить не только качество обучения, но и продемонстрировать всевозможные физические процессы, происходящие в природе. Например, образование молнии, работа электрического тока, плавание тел и др.
На уроках химии учителя школ Ново-Савиновского района г.Казани в своей работе используют мультимедийные разработки уроков на компакт дисках: Органическая химия 10-11 класс; Химия общая и неорганическая 10-11 класс; Химия 8 класс: Мультимедийное пособие нового образца; Химия для всех - XXI: Самоучитель; Химия (8-11 класс). Виртуальная лаборатория.
Учителя биологии в процессе подготовки к урокам и на уроках изучения нового материала, повторения используют следующие мультимедийные диски: Биология: ботаника, зоологи, анатомия и физиология человека, общая
биология; Биология 6-11 класс: Учебное электронное задание. Лабораторный практикум; Биология. Анатомия и физиология человека. 9 класс. Мультимедийное пособие нового образца; Биология живой организм. 6 класс; Биология. Человек. Культура здоровья. 8 класс; Биология. Разнообразие живых организмов. 7 класс.
Таким образом, как показала практика, в обучении естественнонаучным дисциплинам целесообразно использовать учебно-методический комплект, в состав которого входит: а) учебник по курсу; б)электронное учебное
мультимедиаиздание; в) методическое пособие для учителя; г) включать в работу на уроке новые современные компьютерные технологии.
Использование компьютерных технологий имеет достаточное количество «плюсов»: Подготовка и организация презентаций, оформленных в виде проекта; использование образовательных сайтов и порталов; посещение сайтов научно-популярных и предметных журналов; возможность свободного
общения со школьниками не только России, но и всего мира; участие в Интернет-олимпиадах, творческих конкурсах; создание школьного сайта, домашних страничек; возможность ведения блогов, форумов по экологогеографической. Все это совершенствует знания и умения каждого ученика и делает его самостоятельным к восприятию и поиску новой информации, которая может быть отражена в проектной деятельности.
Проектная деятельность в «Гимназии №7» г. Казани занимает передовое место. Поскольку на уроках реализовать весь педагогический потенциал представления материала посредством компьютерных технологий просто нереально, можно найти ему применение в проектной деятельности, что на сегодняшний день является главным и знаковым событием развития личности.
Применение проектной деятельности при формировании экологических знаний позволяет осуществить охват широкого комплекса общеобразовательных и общекультурных проблем.
При работе над проектом важно опираться на традиционные предметные знания, без которых очень сложно в доступной форме показать и объяснить причинно-следственные связи, создать проблемные ситуации, практическую значимость теоретического материала. С помощью проектной деятельности нужно добиваться интеграции содержания образования во всех сферах, формировать межпредметные и метапредметные знания, умения, навыки, развивать личностные качества с учетом психо-физиологических особенностей школьников. Проектная деятельность помогает преодолеть господство «знаниевого» подхода в пользу «деятельностного», который позволяет продуктивнее усваивать знания, учиться их анализировать, синтезировать, обобщать, интегрировать. Также необходимо сделать знания более практикоориентированными, что в конечном счете и преследует программа модернизации образования. Ведь любая «знаниевая» концепция, любой теоретический материал будут усвоены легче, если их подкрепить практикой.
В гимназии №7 г.Казани в январе 2012 года официально был открыт 3D-зал - театр науки. Зал с возможностью демонстрации трехмерных изображений призван вывести на новый уровень научно-практическую деятельность школьников. Несомненным плюсом этого зала является новый для школы формат демонстрации научных фильмов, ведь благодаря трехмерному изображению повышается наглядность и создается эффект присутствия. Учащиеся самостоятельно при помощи 3D-камеры снимают материал (опыты, лабораторные работы на уроках физики, химии, географии), монтируют его и впоследствии его можно смотреть в 3D-зале, демонстрирую другим учащимся.
Отдельная группа ребят трудится над проектом под названием: «Экологический мониторинг». При помощи датчиков (датчик освещенности, температуры почвы, состава почвы, влажности и т.д.) учащиеся замеряют те или иные показания, берут пробы и уже в лабораторных условиях на компьютере обрабатывают результаты. Все датчики подключаются к нетбуку и сразу же в виде графика отображают значения измеряемых показателей. Такая работа проводится 2 раза в месяц. И за 1 учебный год учащиеся успевают сделать выводы по замеренным показателям и сделать выводы об их изменении по сезонам года.
С августа текущего года в гимназии №7 г.Казани появилось уникальное новейшее оборудование Nano Educator 2. Оно представляет собой зондовый микроскоп + 10 планшетных компьютеров. С помощью этого уникального изобретения можно не только детально изучить какой-либо материал, но и вывести его трехмерное изображение на экран. С помощью зондового микроскопа ученые смогли изучить с большей точностью вещества, которые могут излучать электрический ток. Однако этим его возможности не ограничиваются. Например, с помощью такого микроскопа можно наносить рисунки на металлические пластины. Отдельные атомы «насаживают» или «удаляют» с поверхности благодаря пишущему зонду. Такая надпись может быть очень мала, что каждая ее буква не будет превышать размера 9 атомов.
После получения трехмерного изображения на экране монитора, его можно передать на планшетные компьютеры iPad, чтобы каждый участник проекта смог детально изучить полученные сведения.
В 2011 году Федеральный институт развития образования (ФИРО) в рамках проекта «Развитие электронных образовательных интернет-ресурсов нового поколения, включая культурно-познавательные сервисы, а также систем дистанционного общего и профессионального обучения (e-learning)» (распоряжение Правительства Российской Федерации от 11 января 2011 г. № 13-р). был запущен эксперимент «Апробация различных типов интерактивных мультимедийных электронных учебников (ИМЭУ) в общеобразовательных учреждениях ряда субъектов Российской Федерации».Согласно этому эксперименту апробация электронных книг проводится в 29 школах и 7 субъектах Российской Федерации. В республике Татарстан таких школ 10, в частности и МБОУ «Гимназия №7» г.Казани. Эксперимент рассчитан на учащихся 6-7 классов. В Гимназии №7 было выбрано два 6-ых класса, учащимся которых были розданы электронные книги «PocketBook pro 912 Education».
Первое впечатление у учащихся было просто неописуемым. Учащиеся были очень рады, что теперь им не придется носить в школу тяжелые портфели, ведь в электронную книгу уместится абсолютно всё. И каждый день учащиеся все больше и больше привыкали к электронным книгам, испытали удобство использования и чтения. Ведь здесь есть возможность, делать заметки, закладки, писать на полях комментарии, что является несомненно удобным, чего не сделаешь в бумажных книгах.
Кроме этого, уже с начальной школы планируется внедрение мобильных интерактивных систем. В рамках Федеральной целевой программы развития образования (ФЦПРО) было поставлено 4 комплекта мобильных классов, включающих в себя нетбуки на каждого ученика класса, 3D-микроскоп с препаратами и систему интерактивного голосования. Это оборудование
постепенно осваивается учителями и учащимся. И это новшество очень увлекает и делает образовательный процесс еще более интересным.
Применение современного компьютерного оборудования и программ на уроках при формировании экологических знаний, в проектной деятельности, в настоящее время более целесообразно, нежели использование традиционных методов и средств обучения.
В целом, можно говорить о том, что целью компьютеризации современного общества, является создание необходимых условий для того, чтобы сделать подготовку учащихся более качественной, соответствующей современному уровню профессиональной компетентности, дать навыки работы с современным компьютерным оборудованием наряду с повышением объема экологических знаний. В соответствии с этой целью необходимо компьютеризировать образовательные учреждения современным компьютерным оборудованием, необходимым для формирования экологических знаний и проведения проектных, исследовательских работ экологической направленности, что несомненно открывает большие перспективы для учащихся.
Список литературы
1. Мусияк Л.А. Использование информационно компьютерных технологий на уроках географии и биологии. URL: http://despodzinovka.ucoz.ru/publ/ispolzovanie_informacionno_ kompjuternykh_tekhnologij_na_urokakh_geografii_i_biologii/1-1-0-3, 2010. (дата обращения: 11.10.2011)
References
1. Musiyak L.A. Ispol'zovanie informatsionno komp'yuternykh tekhnologiy na urokakh geografii i biologii [Use of information and computer technology in the classroom geography and biology].
http://despodzinovka.ucoz.ru/publ/ispolzovanie_informacionno_ kompjuternykh_tekhnologij_na_urokakh_geografii_i_biologii/1-1-0-3, 2010
ДАННЫЕ ОБ АВТОРЕ
Никонов Олег Васильевич, заместитель директора по учебной работе, учитель географии и информатики
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия №7» ул. Адоратского, д.25а, г. Казань, Республика Татарстан, 420126, Россия e-mail: G7.kzn@edu. tatar. ru
DATA ABOUT THE AUTHOR
Nikonov Oleg Vasilievich, deputy director for education, teacher of geography and science
Municipal budget educational institutions' Gymnasium № 7 25a, Adoratskogo str., Kazan, Tatarstan, 420 126, Russia, e-mail: G7.kzn@ edu.tatar.ru
Рецензент:
Мусин Асгар Гареевич, д.г.н., профессор кафедры теории и методики географического и экологического образования К(П)ФУ
Кочнева Любовь Петровна, к.п.н., директор МБОУ «Гимназия №7» г. Казани
