Концепция профильного обучения 57 Базисный учебный план профильного обучения 62
| Вид материала | Реферат |
- Нормативно-правовое обеспечение профильного обучения Сборник материалов Выпуск 1 Сетевое, 1137.85kb.
- Нормативно-правовое обеспечение профильного обучения Сборник материалов Выпуск 1 Сетевое, 1135.65kb.
- Вторая- организация профильного обучения в школе, 1770.94kb.
- План организации профильного обучения обучающихся 10 11 классов моу сош п. Колос Марксовского, 70.55kb.
- Концепция профильного обучения на старшей ступени общего образования (Министерство, 565.07kb.
- О т ч ё т об организации предпрофильной подготовки и профильного обучения в моу сош, 212.06kb.
- План элективные курсы по физике и их роль в организации профильного и предпрофильного, 158.52kb.
- Методические материалы по системе оценки достижений учащихся в рамках реализации модели, 273.34kb.
- Педагогическое исследование по теме: Организация системы профильного обучения в общеобразовательной, 1888.39kb.
- Программа курса повышения квалификации учителей математики, 15.17kb.
Значение и функции средств мультимедиа в учебно-воспитательном процессе по биологии
Термин multimedia происходит от английского multi – много, media – среда. По мнению D. Esterson (1985), мультимедиа – это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы данных, как текст, графика, анимация (динамическое изображение: с перемещением текста, объекта, части рисунка и т.п., например, мультфильм), оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь. J. M. Wilson и E. P. Redish (1989) определяют понятие "мультимедиа" как современную компьютерную информационную технологию, позволяющую объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию).
"Мультимедиа–технологии являются одним из наиболее перспективных и популярных направлений информатики. Они имеют целью создание продукта, содержащего "коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами (simulation), включающего интерактивный интерфейс и другие механизмы управления". Данное определение сформулировано в 1988 году Европейской Комиссией, занимающейся проблемами внедрения и использования новых технологий.
Проанализировав современную литературу по средствам новых информационных технологий, мы пришли к выводу, что наиболее правильным будет такое определение понятия "мультимедиа" как средства новых информационных технологий, позволяющие одновременно использовать различные каналы обмена информацией между компьютером и окружающей средой.
Всего лишь тридцать лет назад мультимедиа ограничивалась пишущей машинкой "Консул", которая не только печатала, но и могла привлечь внимание заснувшего оператора мелодичным треском. Нашествие радиолюбителей в компьютерную область дало новый толчок развития мультимедиа. Примерно в это время появился и сам термин мультимедиа.
Появление систем мультимедиа связано как с требованиями практики, так и с развитием теории. Однако, резкий рывок в этом направлении, произошедший за последние несколько лет обеспечен прежде всего развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: резко возросшие объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники, лазерных дисков – аналоговых и CD-ROM, а также их массовое внедрение. Важную роль сыграла так же разработка методов быстрого и эффективного сжатия/развертки данных.
Современный мультимедиа–ПК в полном “вооружении” напоминает домашний стереофонический Hi-Fi комплекс, объединенный с дисплеем–телевизором. Он укомплектован активными стереофоническими колонками, микрофоном и приводом для оптических компакт–дисков. Кроме того, внутри компьютера укрыто новое для ПК устройство – аудиоадаптер, позволивший перейти к прослушиванию чистых стереофонических звуков через акустические колонки со встроенными усилителями.
Идейной предпосылкой возникновения технологии мультимедиа считают концепцию организации памяти "MEMEX", предложенную еще в 1945 году американским ученым Ваннивером Бушем. Она предусматривала поиск информации в соответствии с ее смысловым содержанием, а не по формальным признакам (по порядку номеров, индексов, по алфавиту и т.п.). Эта идея нашла свое выражение и компьютерную реализацию сначала в виде системы гипертекста (способ организации работы с системой ссылок для текстовых материалов), а затем и гипермедиа (способ организации работы с системой ссылок между графикой, звуком и анимацией), и, наконец, в мультимедиа, соединившей в себе обе эти системы. Однако всплеск интереса в конце 80-х годов к применению мультимедиа-технологии в естественнонаучной области связан, несомненно, с именем выдающегося американского программиста-бизнесмена, основателя компании Microsoft Билла Гейтса, которому принадлежит идея создания и успешной реализации на практике мультимедийного (коммерческого) продукта на основе служебной музейной инвентарной базы данных с использованием в нем всех возможных "сред": изображений, звука, анимации, гипертекстовой системы.
Именно этот продукт аккумулировал в себе три основные свойства мультимедиа:
– представление информации с помощью комбинации множества воспринимаемых человеком сред;
– наличие нескольких сюжетных линий в содержании продукта (в том числе и выстраиваемых самим пользователем на основе "свободного поиска" в рамках предложенной в содержании продукта информации) – интерактивность;
– художественный дизайн интерфейса.
Несомненным достоинством и особенностью технологии являются следующие возможности мультимедиа, которые активно используются в представлении информации:
– хранения большого объема самой разной информации на одном носителе (до 20 томов авторского текста, около 2000 и более высококачественных изображений, 30-45 минут видеозаписи, до 7 часов звука);
– увеличения (детализации) на экране изображения или его наиболее интересных фрагментов, иногда в двадцатикратном увеличении (режим "лупа") при сохранении качества изображения. Это особенно важно для демонстрации микропрепаратов тканей, при увеличении участков которых можно увидеть особенности строения клетки;
– сравнения изображений и обработки их разнообразными программными средствами с научно- исследовательскими или познавательными целями;
– выделения в сопровождающем изображение текстовом или другом визуальном материале "горячих слов (областей)", по которым осуществляется немедленное получение справочной или любой другой пояснительной (в том числе визуальной) информации (технологии гипертекста и гипермедиа);
– осуществления непрерывного музыкального или любого другого аудиосопровождения, соответствующего статичному или динамичному визуальному ряду;
– использования видеофрагментов из фильмов, видеозаписей и т.д., функции "стоп-кадра", возврата, повтора, покадрового "пролистывания" видеозаписи;
– включения в содержание диска баз данных, методик обработки образов, анимации (к примеру, сопровождение рассказа о структуре биогеоценоза графической анимационной демонстрацией круговорота веществ в нем);
– подключения к глобальной сети Internet;
– работы с различными приложениями (текстовыми, графическими и звуковыми редакторами, картографической информацией);
– создания собственных "галерей" (выборок) из представляемой в продукте информации (режим "карман" или "мои пометки");
– "запоминания пройденного пути" и создания "закладок" на заинтересовавшей экранной "странице";
– автоматического просмотра всего содержания продукта ("слайд-шоу") или создания анимированного и озвученного "путеводителя-гида" (инструкции пользователя) по продукту; включение в состав продукта игровых компонентов с информационными составляющими;
– возможность "свободной" навигации по информации и выхода в основное меню (укрупненное содержание), на полное оглавление или вовсе из программы в любой точке продукта.
Основные направления применения мультимедиа продуктов это:
– популярно-развлекательное (игры, видеофильмы, студии звукозаписи);
– образовательное (используются в качестве домашних библиотек по биологии и географии, в качестве методических пособий, хрестоматий, энциклопедий и т.д.;
– научно-исследовательское (используются для вычислений, построения моделей, как базы знаний, как одни из наиболее совершенных носителей и "хранилищ" всех видов информации).
В 1992 году в Госкомвузе была развернута первая научно-техническая программа "Мультимедиа технологии", создана первая профессиональная инфостудия ("ЭКОН"), выпущены первые российские мультимедиа продукты. В 1995 году открыт второй этап - программа "Мультимедиа в образовании" объединяет уже около 20 организаций на базе крупнейших университетов и научных центров, работу которых координирует Республиканский мультимедиа центр (РМЦ) - первая государственная специализированная организация в России.
Практически все (около 10) возникшие за последние годы в частном секторе российской экономики компании-разработчики мультимедиа в той или иной степени сотрудничают с РМЦ. Многие крупные торговые компьютерные компании консультируются в РМЦ, рассматривая его как лидера мультимедиа технологий в России.
Если в 1994 году в рамках государственной программы разработано 3 мультимедиа CD-ROM с качеством, соответствующим требованиям рынка, то в 1995 году - 12. Выпущены первые тиражи, причем учебные мультимедиа продукты передаются в высшие учебные заведения безвозмездно.
Анализ результатов госпрограммы в компьютерной периодике ("Компьютер пресс", "Мир ПК", "КомпьюТерра", "Софт-маркет" и т.д.), в других средствах массовой информации (телевидение, журналы "Коммерсант", "Наука и бизнес", "Финансовые известия" и др.) позволяет сделать однозначный вывод – российские мультимедиа продукты рассматриваются как одни из наиболее перспективных в мире, а российская школа является самой благодатной почвой для развития мультимедиа технологий в стране.
На сегодня имеется около 20 производственных площадок на базе университетов и их количество постоянно растет. Но пока только 4-5 организаций из 20 способны разработать полный мультимедиа продукт, лишь 1-2 делают разработки действительно профессионально, которые можно представлять на рынок и которые могут быть куплены. Даже, если вузам учебные продукты передаются бесплатно, их стоимость является лишь критерием качества.
Проведя простую аналогию между электронными и традиционными полиграфическими изданиями, можно сказать, что в данном случае разрабатывается "книга". Книга продается. Остальные коллективы пока выпускают продукцию класса "методические указания" – оперативные, полезные издания, но не товарного качества.
На ежегодной отчетной выставке "Мультимедиа в образовании" все коллективы представляют свои разработки за год. Но государственный заказ на разработку в следующем году получает примерно половина из них – в соответствии с результатами демонстрации.
Быстро возникают фирмы, специализирующиеся на производстве изданий гипермедиа-книг, энциклопедий, путеводителей.
Среди известных продуктов "энциклопедического" плана - изданный во Франции обществом Act Informatic "Электронный словарь", "Электронная энциклопедия" Гролье, Information Finder фирмы World Book .Всеми свойствами мультимедиа обладает полная энциклопедия "Птицы Америки". Все цветные изображения и сопровождающий текст были взяты из оригинального первого издания. Пользователь слышит голоса птиц, записанные на диск при участии Библиотеки природных звуков Корнеллского университета.
Сравнительно большой объем компакт диска делает его идеальным носителем для энциклопедических изданий. Пользователь "путешествует" по энциклопедии с помощью клавиатуры либо с помощью графических образов, которые включают в себя фотографии, карты, экраны подсказок, электронные закладки и словарь состоящий из 150000 статей.
Помимо "информационных" применений должны проявиться и "креативные", позволяющие создавать новые мультимедийные продукты. Автор такой настольной системы собирает, "оранжирует", создает произведения из заранее подготовленных (нарисованных, отснятых, записанных и т. п.) фрагментов. Он имеет практически мгновенный доступ к каждому кадру отснятого материала, возможность диалогового "электронного" монтажа с точностью до кадра. Ему подвластны всевозможные видеоэффекты, наложения и преобразования изображений, манипуляции со звуком, "сборка" звукового сопровождения из звуков от различных внешних аудиоисточников, из банка звуков, из программ звуковых эффектов. Далее, применение обработанных или сгенерированных компьютером изображений может привести к появлению новой изобразительной техники в живописи или кино.
В научных разработках активно используется программное обеспечение, применяемое и в продуктах, созданных на основе мультимедиа технологии. Однако сама эта технология вряд ли может удовлетворять условиям и процессу научного поиска, подразумевающему динамичное развитие процесса познания, поскольку она фиксирует одномоментное состояние или достигнутый результат, не давая возможности что-либо изменить в нем. В этом смысле, данные средства могут применяться лишь на этапе публикации итогов исследования, когда вместо привычных "твердых" полиграфических изданий выпускают мультимедиа продукт. Наиболее очевидная область применения мультимедиа продуктов в научно-исследовательской области - это электронные архивы и библиотеки – для документирования коллекций источников и экспонатов, их каталогизации и научного описания, для создания "страховых копий", автоматизации поиска и хранения (данных о местонахождении источников, справочной информации), для обеспечения доступа к внемузейным базам данных, для организации работы ученых не с самими документами, а с их электронными копиями и т.д.
Деятельность по разработке и осуществлению этих направлений архивно-музейной научной работы координируется Международным комитетом по документации (CIDOC) при Международном совете музеев. Музейной компьютерной сетью при Комитете по компьютерному обмену музейной информации (CIMI), а также Международной программой Гетти в области истории искусства (AHIP). Кроме этого, названные организации занимаются разработкой единых международных стандартов документирования и каталогизации музейных и архивных ценностей, осуществлением возможностей обмена информационными компонентами исследовательских систем.
Очень большие перспективы перед мультимедиа в медицине: базы знаний, методики операций, каталоги лекарств и т.п.
Весьма перспективными выглядят работы по внедрению элементов искусственного интеллекта в системе мультимедиа. Они обладают способностью "чувствовать" среду общения, адаптироваться к ней и оптимизировать процесс общения с пользователем; они подстраиваются под читателей, анализируют круг их интересов, помнят вопросы, вызывающие затруднения, и могут сами предложить дополнительную или разъясняющую информацию. Системы, понимающие естественный язык, распознаватели речи еще более расширяют диапазон взаимодействия с компьютером.
Еще одна быстро развивающаяся, совершенно уже фантастическая для нас область применения компьютеров, в которой важную роль играет технология мультимедиа – это системы виртуальной, или альтернативной реальности, а также близкие к ним системы "телеприсутствия". С помощью специального оборудования – системы с двумя миниатюрными стереодисплеями, квадранаушниками, специальных сенсорных перчаток и даже костюма можно "войти" в сгенерированный или смоделированный компьютером мир (а не заглянуть в него через плоское окошко дисплея), повернув голову, посмотреть налево или направо, пройти дальше, протянув руку увидеть ее в этом виртуальном мире; можно даже взять какой либо виртуальный предмет, почувствовав его тяжесть, и переставить в другое место; можно таким образом строить, создавать этот мир изнутри.
Термин "виртуальный" происходит от латинского слова "virtualis", что означает "возможный; такой, который может или должен появиться при определенных условиях" (Словарь иностранных слов. – М.: Рус. яз., 1990. – С. 106). Данный термин применяется во многих областях человеческой деятельности, которые косвенно подготовили условия для его введения и в область образования.
В физике виртуальными частицами (виртуальными фотонами, бозонами и др.) называют такие частицы, которые существуют только при взаимодействии других элементарных частиц. Благодаря виртуальным частицам происходит взаимодействие реальных элементарных частиц, которые как бы обмениваются между собой этими виртуальными частицами.
Понятие виртуальности применяется также в метеорологии, например, существует виртуальная температура, то есть температура, которую имел бы при данном давлении сухой воздух той же плотности, что и данный влажный воздух.
В компьютерной технике применяется так называемая виртуальная память – кажущаяся память ЭВМ, которой не соответствует ни один физический носитель памяти. Виртуальная память существует только в результате функциональных отношений между элементами компьютера. С помощью программных средств, обеспечивающих создание виртуальной памяти, человек может пользоваться большим объемом информации, чем тем, который позволяют вместить реальные физические носители. Практически все современные компьютеры оснащаются специальной виртуальной машиной (Java).
Наибольшую популярность сегодня прибрел термин "виртуальная реальность" по отношению к компьютерному моделированию. В данном случае человек взаимодействует с искусственной трехмерной визуальной или другой сенсорной средой, производя в ней виртуальные действия. Для этого он использует диалоговые устройства – виртуальный шлем, перчатки или целый костюм. С их помощью человек погружается в генерируемую машиной среду, в которой он может совершать определенные действия: перемещаться в пространстве, управлять объектами, которые он видит в виртуальной среде, испытывать различные ощущения от изменяющихся точек зрения или вызываемых им виртуальных событий.
В психологии используются термины "виртуальный образ", "виртуальный объект". Например, виртуальным объектом считается объединение человека и машины. Функции этого виртуального объекта не сводятся ни к функциям человека, ни к функциям машины, а сам такой виртуальный объект возможен только при взаимодействии реальных объектов – человека и машины. С психологической точки зрения Н. А. Носовым выделены следующие специфические свойства виртуальной реальности: порожденность, актуальность, автономность, интерактивность. Психологические виртуальные реальности порождаются, на его взгляд, психикой человека. Виртуальная реальность существует только пока активна порождающая ее реальность; в виртуальной реальности свое время, пространство и законы. Виртуальная реальность может взаимодействовать со всеми другими реальностями, в том числе и с порождающей ее.
В учебных целях виртуальные технологии стали применяться еще в 1960-х годах, когда с помощью специальных тренажеров пилоты осваивали способы управления самолетом. С 80-х годов в США стали создаваться принципиально новые системы диалогового управления машинно-генерируемыми образами, прежде всего для решения задач подготовки военного персонала.
Виртуальная действительность имеет приложения во многих областях человеческой деятельности: в медицине, биотехнологии, проектных разработках, маркетинге, искусствоведении, эргономике, индустрии развлечений и т.д. Технологии создания виртуальной реальности используются в компьютерных играх, выставках и коммерческих представлениях, в космических тренажерах и иных видах деятельности, где требуется моделирование реальных и виртуальных процессов.
Перечисленные примеры позволяют обозначить причины и уточнить признаки виртуальности, необходимые для определения понятия "виртуальное образование". Причиной виртуальных процессов является взаимодействие реальных объектов. В случае, если один или несколько взаимодействующих объектов выступают в роли субъектов деятельностного взаимодействия (ученика, компьютера), то это взаимодействие становится источником их виртуального состояния, отличающегося от состояния этих же субъектов до данного взаимодействия. Изменения и приращения внутренних качеств реальных субъектов, возникающие в результате их виртуального состояния, характеризуют процесс и результат образования.
Ключевыми признаками виртуального процесса являются:
– его предварительная неопределенность для субъектов взаимодействия;
– уникальность для каждого рода их взаимодействия, в том числе и с образовательными объектами;
– существование только на протяжении самого взаимодействия.
Виртуальный процесс происходит в виртуальном пространстве, свойства которого характеризуются виртуальными признаками, а также особыми виртуальными объектами. Возможность средств мультимедиа в создании виртуального образовательного пространства представляют сегодня наибольший интерес. Возможно, следующей ступенью мультимедийного обучения станет виртуальное обучение.
Для выявления функций средств мультимедиа в учебно-воспитательной деятельности мы взяли за основу основные профессиональные функции деятельности учителя биологии, описанные Н. Д. Андреевой:
– социальная – трансляция социального опыта человечества в области знаний о живой природе: данная функция не может быть осуществлена компьютером, поскольку нет алгоритмов такой трансляции, социальную функцию может выполнить только человек;
– экологическая – распознавание отчужденности личности ученика от природы и социума, оценивание меры деструктивности системы "личность – среда", обеспечение психологической и педагогической коррекции становления личности в ее тесном взаимодействии с природой и обществом: выполнение данной функции компьютером мы считаем возможной после разработки психологических тестов; автоматизированные обучающие программы, снабженные такими тестами и наделенные алгоритмами коррекции в связи с результатами тестов, по примеру коррекции знаний и умений в существующих программах, могли бы обеспечить выполнение данной функции;
– информационная – умение корректно выражать и аргументировано обосновывать положения предметной области знания – биологического и экологического знания: уже сегодня компьютеры, имеющие широкие базы знаний и наделенные искусственным интеллектом, способны убеждать и аргументировать;
– воспитательная – направленность на воспитание личности ученика на основе понимания гуманистической ценности биологии и экологии как науки и явления культуры: данная функция может быть обеспечена АОС, но для этого необходимо данную направленность включать в содержание предмета;
– развивающая – формирование научно-гуманистического мировоззрения, интеллектуального развития учащихся, стремления учащихся к умственному и физическому саморазвитию: для выполнения этой функции АОС снабжаются комплексом развивающих практических работ и заданий;
– организационная – организация творческого педагогического процесса путем использования всех форм обучения биологии в их взаимосвязи, возможностей разных видов деятельности, информационного и воспитательного влияния социальной среды; организация материально-технической базы обучения биологии: эту функцию выполняют автоматизированные обучающие системы. Используя средства мультимедиа АОС может использовать все формы обучения биологии, алгоритмизация позволяет осуществлять взаимосвязи между формами, АОС применяет возможности информационного и воспитательного влияния социальной среды через глобальную сеть Интернет и подобные;
– творчески-конструктивная – проектировочная деятельность на основе системного подхода: проектирование педагогического процесса, учебно-программной документации; конструирование содержания уроков, экскурсий и других форм обучения, разработка современных технологий обучения биологии; способность к педагогической интерпретации социальных явлений, перевод общественных целей и задач на язык целей и задач педагогических: эта функция не может быть осуществлена полностью без участия человека, поскольку предполагает свободное творчество, наличие умений интеллектуальной деятельности, не поддающихся алгоритмизации;
– контрольно-оценочная – анализ достигнутых результатов и их соотнесение с поставленными задачами; психолого-педагогическая диагностика; оценивание и корректирование компонентов учебно-воспитательного процесса: в этой функции возможности компьютера и средств мультимедиа максимально проявляются и наиболее применяются. Существует большое количество тестирующих, контролирующих программ;
– прогностическая – прогнозирование результатов учебно-воспитательного процесса по биологии; изменений, происходящих на уровне личности, коллектива учащихся: выполнение этой функции запрограммировано в МПМК "Основы экологии", в основе лежит алгоритм сопоставления информации в базе данных по каждому учащемуся – изменения за период времени и по группе (классу) – изменения за период времени и сравнение учащихся между собой, программа постоянно проводит аналогии прогнозируя развитие учащегося. В широком смысле МПМК осуществляет мониторинг учебного процесса;
– научно-исследовательская – исследовательская деятельность учителя в целях повышения эффективности учебно-воспитательного процесса по биологии с применением современных методов поиска, обработки и использования информации; личностная позиция учителя по отношению к педагогическим инновациям: МПМК выполняет такую функцию, поскольку обладает искусственным интеллектом и способностью к обучению. Кроме того есть возможность изменения алгоритмов обучения как с клавиатуры учителем, так и с сайта в Интернет;
– коммуникативная – построение взаимоотношений с учащимися, коллегами, родителями учеников на основе знаний о закономерностях общения и способах управления индивидом и группой, на основе педагогического такта: эта функция выполняется МПМК при соблюдении требований принципов педагогической направленности диалога и соответствия педагогическому такту. В компьютерной программе запрограммированы алгоритмы диалога, возможность сообщения результатов учащемуся, родителям, в центральную базу данных школы;
– самообразовательная – изменение собственных позиций, выбор новых форм, методов и средств биологического образования в условиях развивающейся науки и изменяющейся социальной и педагогической практики. Самоанализ в целях развития своих творческих способностей и повышения квалификации: в некотором роде к самоанализу компьютерная программа способна, в результате взаимодействия обучающего и контролирующего блоков программы возможна модификация обучения, но это будет смена одного заложенного при программировании алгоритма другим заложенным. Изменять собственные алгоритмы компьютерная программа не способна;
– методологическая – использование методологических знаний и умений в преподавательской, научно-методической, социально-педагогической и культурно-просветительской деятельности: эта функция выполняется создателем МПМК при разработке структуры программы, сама программа к методологии не способна.
Немаловажной задачей, помимо выявления функций, задач и возможностей средств мультимедиа, является выявление их места в обучении общей биологии.
Средства мультимедиа можно отнести к средствам обучения, поскольку учитель может использовать их в ходе урока для учебных целей. Но поскольку под термином мультимедиа понимается технология, говоря о средствах мультимедиа можно подразумевать и программные продукты, построенные на основе этой технологии, а следовательно и рассматривать автоматизированные системы обучения иначе, чем средства обучения.
Программные средства мультимедиа способны руководить учебным процессом, в то время как средства обучения биологии являются лишь средой. Видеозаписи лекций, которые используются при дистанционном обучении, видеомагнитофон и видеокассета являются средством обучения, поскольку руководить учебным процессом не способны (не обладают свойством обратной связи) в отличии от средств мультимедиа, способных осуществлять контроль учебного процесса.
Мультимедиа можно рассматривать как комплекс средств обучения, технологически заключенный в одной оболочке (в компьютере), но возможности этой технологии превышают возможности известных средств обучения биологии. Средства мультимедиа, в отличие от традиционных средств обучения, способны подстраиваться под индивидуальность ученика, так как обладают системой искусственного интеллекта, интеллектуальными базами знаний, программным механизмом определения психо-физиологических особенностей учащегося.
Технологии мультимедийного обучения также можно отнести к методам обучения биологии, т.к. мультимедийное обучение – это способ передачи знаний и одновременно способ усвоения их учащимися. Благодаря специфике средств мультимедиа – мультисредности, можно говорить о комплексном методе, который одновременно сочетает в себе различные источники знания (слово, звук, наглядный объект, практическую работу), обладает всеми видами деятельности (словом, звуком, демонстрацией, инструктажем и т.п.) и способен организовать все виды деятельности (слушание, осмысливание, ответ, наблюдение, практическая работа). Таким образом, мультимедийное обучение обладает признаками метода и при соответствующей организации учебного процесса может быть названо мультимедийным (или компьютерным) методом.
Некоторые авторы выделяют специальный вид урока – компьютерный урок, обосновывая это тем, что на компьютерном уроке, в отличие от традиционного, функции учителя частично выполняет компьютер. Мы считаем, что обособление компьютерного урока нецелесообразно. Компьютерный урок не является основной формой обучения.
В случае если компьютер все же заменит учителя во всех его функциях, нет смысла нагромождать систему форм обучения. Компьютер с соответствующей экспертной системой и организацией учебной деятельности на уроке будет выполнять функции учителя, и такая форма принципиально не отличается от традиционной. Можно говорить о компьютерном уроке как разновидности урока (по аналогии с игровым уроком).
Мы считаем, что на данном этапе развития теории компьютерного обучения технологии мультимедиа обучения можно рассматривать как средства обучения и как новый метод обучения на основе средств мультимедиа.
Для большей наглядности методики использования средств мультимедиа приведем собственные разработки разных форм интегрированных уроков (экологии).
Школьная мультимедийная лекция на тему
"Агроценозы. Рациональное использование видов".
На первом кадре размещается информация о задачах лекции, план и задания для работы в тетради, далее приводим содержание первого кадра:
Тема лекции: "Агроценозы. Рациональное использование видов".
Задачи: определить понятие о многообразии видов; выявить причины изменения многообразия в прошлом и настоящем; найти пути сохранения видового многообразия; выявить особенности агроценоза, как искусственно созданной экосистемы; выявить лимитирующие факторы в агроценозе; найти пути повышения производительности агроценозов.
План лекции:
1. Условия устойчивого развития. Значение биоразнообразия.
2. Причины изменения видового многообразия.
3. Влияние человека на многообразие видов.
4. Понятие об агроценозе.
5. Взаимодействия в агроценозах и условия их устойчивости.
6. Влияние агроценозов на окружающую среду.
Задания для работы в тетради:
Запишите основные условия устойчивого развития, запишите компоненты агроценоза, схематично установите взаимосвязи между его компонентами, выпишите основные отличия агроценоза от природного биогеоценоза.
Учитель объясняет задание, следит за работой учащихся с тетрадью в течении 2 минут, программа автоматически меняет кадр.
На втором кадре размещается учебная информация: определение понятия "видовое разнообразие", цифровая информация о количестве видов различных систематических групп. Следующий кадр содержит определение понятия "саморегуляция", изображение схемы взаимоотношений в экосистеме, обеспечивающих саморегуляцию. На следующем кадре понятие "устойчивое развитие". По ходу объяснений учителя строится схема факторов, влияющих на устойчивое развитие. Во время смены кадров учитель знакомит учащихся с ролью биологического разнообразия в устойчивости экосистемы и ее саморегуляции, отражает важность сохранения многообразия видов для устойчивого развития (3 мин).
В это время начинается видеоролик (4 мин), демонстрирующий учащимся многообразие жизни на планете с пояснениями диктора.
После видеоролика появляется новый кадр и учитель переходит к причинам изменения видового многообразия. На экране смена кадров, демонстрирующих влияние глобальных факторов на исчезновение или появление новых видов. Учитель рассказывает о роли человека в этом процессе (4 мин).
Следующий кадр содержит определение понятия "агроценоз" и анимацию (компьютерная мультипликация), демонстрирующую появление агроценоза. Учитель дает пояснения, приводит примеры (2 мин).
Видеоролик (5 мин) демонстрирует разнообразные агроценозы и их влияние на окружающую среду (пояснения учителя).
С последним кадром учитель закрепляет и обобщает пройденный материал. На экране основные понятия урока и домашнее задание (2 мин).
Затем учащимся отводится 10 минут на работу с кадрами в ручном (не автоматическом) режиме: каждый ученик самостоятельно просматривает всю последовательность кадров, выполняет задания, более подробно рассматривает кадры, содержание которых не успел усвоить во время лекции и выбирает наиболее сложный, непонятный. По окончании этого времени у каждого ученика на экране изображен самый сложный кадр (обычно их 1-3 на класс) и учитель раскрывает их содержание более подробно (5-10 мин).
В оставшееся время учащиеся обсуждают решение задач, поставленных в начале лекции, пользуясь записями в тетради.
В ходе эксперимента нами выявлены положительные стороны такой методики использования средств мультимедиа:
– несомненная эффективность организации школьной лекции за счет точного распределения времени на каждом ее этапе. Учитель не отвлекается и не тратит время на работу с учебной доской, видеомагнитофоном, диктовку терминов и их определений и т. д.;
– средства мультимедиа делают наглядность "более наглядной", т. е. повышается образовательная эффективность демонстрации;
– у учителя появляется возможность индивидуально работать с отстающими учащимся во время самостоятельной работы большей части класса.
Выявленные нами недостатки методики использования средств мультимедиа в школьных лекциях проявляются в том, что:
– при подготовке такого урока современными средствами без полной медиатеки (библиотеки мультимедиа материалов) учитель сегодня должен потратить во много раз больше времени, чем при подготовке традиционной лекции;
– для проведения мультимедийной лекции необходимо задействовать большое количество компьютеров (не менее чем один компьютер на двух учеников) или дорогостоящее оборудование (видеопроектор);
– учитель должен уметь использовать новые информационные технологии для подготовки материала.
Автоматизированный урок по теме "Экологические системы"
Другим вариантом использования средств мультимедиа в обучении биологии является подготовка автоматизированных учебных программ, которые полностью или частично автоматизируют учебный процесс.
Задачи: сформировать понятия "экологическая система", "биоценоз", "биогеоценоз", "продуценты", "консументы", "редуценты", "пищевые связи", "круговорот веществ", "использование энергии", "биомасса", "устойчивость экосистемы", "экологическая пирамида"; продолжить развитие понятия о популяции, ее плотности, регуляции численности; развить умения анализировать количественные соотношения различных уровней пищевой цепи, обобщать сведения о состоянии экосистем, прогнозировать их развитие, оценивать устойчивость экосистем.
В начале урока учащиеся рассаживаются по рабочим местам за компьютером в заранее продуманной учителем последовательности. Ученики, нуждающиеся в дополнительной помощи учителя, садятся ближе к месту учителя.
Каждый учащийся самостоятельно выбирает из списка манипулятором "мышь" свою фамилию и вводит с клавиатуры пароль (который необходим для избежания случайной ошибки). В начале урока учащиеся вкратце знакомятся с задачами урока, планом работы (контроль знаний и умений, понятие о экологической системе, круговорот веществ в биогеоценозе, пищевые цепи и сети, правило экологической пирамиды, заключение, домашнее задание к следующему уроку), записывают в тетрадь тему урока и ставят дату (1 мин, инструкции на экране).
Урок начинается с контроля знаний и умений (5 мин.), в ходе которого программа выясняет усвоение знаний и овладение необходимыми умениями по пройденному материалу. В случае отсутствия результатов домашнего задания ученик получает оценку "1" – "не работал" (эта отметка влияет на итоговую оценку, прогноз которой сообщается ученику) и программа помогает ученику выполнить его предоставляя необходимый материал и подсказки (эта работа оценивается).
После оценки выполнения домашнего задания под руководством программы ученик вспоминает материал об экологических факторах, автотрофных и гетеротрофных организмах, о популяции, биогеоценозе (из разделов "Растения" и "Животные"), используются средства анимации. На экране фрагмент леса: растения и животные, грибы и лишайники. По мере демонстрации происходит акцентуация на факторах неживой природы: свет, кислород и углекислый газ в составе воздуха, состав и структура почвы, влажность. Учащийся отвечает на вопрос: "Какое значение имеют абиотические факторы для живых организмов? (выберите в первом поле абиотический экофактор, а во втором – живой организм, для которого этот фактор является ограничивающим)", используя манипулятор "мышь" и два поля выбора. Первое поле содержит перечень экологических факторов: свет, температура, хищничество, химический состав почвы, количество углекислого газа, паразитизм, структура почвы, влажность, симбиоз, количество кислорода. Второе поле содержит перечень живых организмов: растения, почвенные животные, грибы-паразиты растений, птицы, почвенные лишайники, норные животные, болезнетворные бактерии. Учащиеся могут составлять пары, сначала выбирая экофактор в первом поле, а затем реагента во втором. Например, для экофактора химический состав почвы выбирая реагентом болезнетворные бактерии учащийся получит сообщение: "Средой обитания болезнетворных бактерий является организм, поэтому твой ответ не верен", а выбрав растения: "Ты прав, попробуй объяснить свой ответ". В появившемся окне учащийся выбирает из предложенных вариантов: "почва для растения является опорой", "транспирация", "растворенные в воде минеральные вещества", "дыхание корней", "фотосинтез". При ответе "почва для растения является опорой" программа комментирует "химический состав почвы влияет на ее структуру, однако напрямую на устойчивость растения не влияет" и даст возможность исправиться. При правильном ответе появится подтверждение "Действительно, растения получают из почвы растворенные в воде минеральные вещества и поэтому для них важен ее химический состав. Молодец". При такой организации беседы вероятность бездумного ответа ученика исключается, поскольку количество ошибок влияет на оценку, а исправляться можно не более одного раза. Далее следует вопрос "Какой способ питания используют организмы? (выберите в первом поле способ питания, а во втором – живой организм, для которого этот способ характерен)", в первом поле на выбор предлагаются: автотрофный, гетеротрофный, а во втором: растения, почвенные животные, грибы-паразиты растений, птицы, почвенные лишайники, норные животные, болезнетворные бактерии. Затем: "Выберите компоненты продемонстрированного биогеоценоза:", в окне предложен список: свет, температура, озоновый слой, хищничество, почва, почвенные лишайники, углекислый газ, паразитизм, влажность, симбиоз, водоем, количество кислорода, растения, почвенные животные, автомобиль, грибы-паразиты растений, птицы, норные животные, болезнетворные бактерии. Получив необходимое для выставления оценки количество ответов, программа выставляет оценку ("неудовлетворительно", "удовлетворительно", "хорошо" или "отлично") и комментирует ее. От оценки зависит уровень комментария (чем выше оценка, тем короче комментарий), а от преобладающего канала восприятия ученика его форма (речь, текст или анимация).
На основе результатов первой части урока (максимум 10 мин.) программа составляет первую часть домашнего задания в виде рекомендаций к повторению плохо усвоенного материала.
Далее, в зависимости от канала восприятия ученика, работа организуется по одному из путей (15 20 мин.).
При преобладании вербального канала учащийся знакомится со схемой биогеоценоза и экосистемы, с примерами гетеротрофных экосистем и выделяет их сходства и различия, заполняя таблицу. В вербальном построении изучения нового материала преобладают абстрактные объекты (схемы, рисунки, мультипликации), хотя в качестве примеров обязательно демонстрируются видеофрагменты натуральных прообразов. Опираясь на мультиплицированную (динамичную) схему круговорота веществ в биогеоценозе, учащийся "мышью" выделяет производителей, потребителей и разрушителей органического вещества.
При аудиальном построении содержательной основой является речь диктора, поясняющего видеофрагменты, задающего вопросы. К сожалению, мы не имели возможности запрограммировать восприятие компьютером речи учащегося, но предполагаем использование такой возможности в будущем. В нашем варианте учащийся заполняет таблицу и достраивает рисованную схему цепи питания, опираясь на знания, полученные из прослушанного материала.
При визуальном построении видеофрагменты речью не сопровождаются, а учащийся находит соответствия между видеоизображением и схематичным рисунком, следуя инструкциям на экране. Предполагает роль (производитель, потребитель, разрушитель органического вещества) каждого предложенного компонента экосистемы, выбирая соответствующий видеофрагмент из набора. Видеофрагменты демонстрируют роль участников пищевых цепей в круговороте веществ.
Приводятся примеры различных экологических систем (луг, река, океан, организм травоядного животного, тропический лес, пустыня). Учащемуся предлагается сделать записи в тетради, рисунки и схемы по теме урока остаются на домашнее задание.
К данному этапу урока развиваются умения выделять части целого, наблюдения, составления таблиц, построения схем; учащиеся должны усвоить понятия "продуцент", "консумент", "редуцент", "пищевая цепь", "пищевые сети", "круговорот веществ в экосистеме", "поток энергии" и программа проверяет их усвоение (максимум 3 мин), предлагая составить схему цепи питания на примере аквариума (для каждого из живых организмов: водоросли, рыбы, улитки, бактерии, в случае необходимости программа поясняет способ питания). По результатам этой работы строятся рекомендации к домашнему заданию.
Далее (5 мин.) вводится понятие "экологическая пирамида" и объясняется правило экологической пирамиды на примере луговой пищевой цепи (зеленые растения -> травоядные животные -> хищники -> грибы и бактерии).
В заключение урока программа поясняет оценку за урок и предлагает домашнее задание (2 3 мин.)
В ходе урока программа может корректировать содержание в зависимости от успехов учащегося на каждом этапе. Например, при затруднениях в составлении схемы пищевой цепи подсказывать учащемуся верное решение, задавая наводящие вопросы или даже завершить схему снизив оценку за урок, аргументируя такое действие завершением времени отведенного учащемуся на ответ (время отведенное на ответ постоянно на экране, в нижнем правом углу).
Учитель в ходе урока следит за дисциплиной в кабинете, наблюдает за деятельностью учащихся, помогает в работе с программой. Нельзя давать оценку действиям учащихся, препятствовать попыткам найти ответы на вопрос в дополнительной литературе (тетради, учебнике, книге); подсказывать учащимся правильный ответ, поскольку это может способствовать снижению познавательной деятельности и интереса.
В случае, если ученик не удовлетворен оценкой, учитель должен пояснить объективность программы, но изменять оценку и обещать "помочь в следующий раз" нельзя.
Виртуальная практическая работа в теме
"Основные абиотические факторы среды и их значение для живой природы"
Большую роль в усвоении понятий и умений, а также в появлении навыков играет личный познавательный опыт учащегося, появлению и развитию которого способствуют практические работы.
В ходе этой практической работы учащиеся знакомились с понятиями о влиянии абиотических экофакторов; об оптимуме действия экофакторов; пределе выносливости; приспособленности; роли света, температуры и влажности для жизни. Для усвоения этих понятий и развития практических умений постановки и анализа результатов опыта учащиеся работали с компьютерными моделями, демонстрирующими закономерности воздействия факторов среды на растения и животных.
Модели, разработанные нами для проведения практических работ, построены на основе материалов научной литературы.
Программа предлагает на выбор изучение нескольких самых значимых абиотических факторов: свет, температура и влажность. Кроме того, в случае выполнения практической работы, появляется возможность выбрать другие экофакторы: химический состав почвы, физические воздействия, рельеф и воздух. Для примера рассмотрим практическую работу учащегося с компьютерной мультимедийной моделью по выявлению влияния света на растительные организмы.
Роль света для растительного организма можно выяснить, поместив два растения в различные световые условия. На выбор учащегося предлагаются компьютерные модели растений различных экологических групп по отношению к свету (светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые) и жизненных форм (однолетники, многолетники, кустарники, деревья), характерные для природных условий Ленинградской области.
Учащемуся дается задание: "Выяснить оптимальную освещенность для растений различных экологических групп". Программа дает возможность смоделировать природные условия различной освещенности (от 0 до 10 000 люкс увеличивается от края поля к центру) на территории экспериментального поля, засаженного изучаемым видом растения, и наблюдать происходящие изменения с помощью "машины времени" (машина времени позволяет установить масштаб времени 1 сек.=1 час, 1 сек.=1 день или 1 сек.=1 мес.). Кроме задаваемых условий освещенности все остальные условия на экспериментальном поле соответствуют природным.
После ответа учащегося о значении освещенности для различных экологических групп ему дается новое задание, направленное на развитие понятий о комплексном действии экофакторов: "Выяснить, какие изменения происходят с хвойными и широколиственными деревьями при изменении длинны светового дня". Модель позволяет поместить выбранные растения на экспериментальном поле и смоделировать природные условия изменения длинны светового дня (от 5 до 22 часов). Учащиеся наблюдали изменения физиологических процессов (сокодвижение, развитие почек, появление вегетативных и генеративных органов). По окончании этого эксперимента учащиеся отвечали на вопросы, например: "Какой экологический фактор вызывает перечисленные ниже явления?" (листопад, опад хвои, начало активного движения органических веществ, начало активного движения воды и минеральных веществ, появление листьев).
Похожим образом, с помощью моделей, учащиеся выявляют действие температуры и влажности. После соответствующих выводов о роли абиотических факторов и закономерностях их влияния на живые организмы учащиеся получают вопрос для домашней работы: "В чем механизм влияния каждого из изученных абиотических факторов окружающей среды на живой организм?"
После работы с предложенными моделями (при наличии времени) учащийся самостоятельно может поставить эксперимент в экологической системе. В смоделированной экосистеме (леса или пруда) возможно планомерное изменение как одного, так и нескольких экологических факторов в целях выяснения закономерностей комплексного, косвенного или прямого воздействия факторов окружающей среды на живые системы.
С помощью моделирующей программы в экспериментальные условия можно помещать не только растения, но и животных. Можно выяснять оптимальные и пессимальные значения экофакторов; строить графики и составлять таблицы на экране или в тетради; проводить необходимую статистическую обработку полученных данных под руководством мультимедийной программы.
Виртуальная экскурсия по теме
"Природные биогеоценозы. Сезонные изменения в биогеоценозах"
Психологической, педагогической, методической наукой уже достаточно полно рассмотрены вопросы влияния учебных кино- и видеофильмов на отношение к окружающей среде и к себе. Многочисленные исследования показывают, что средства массмедиа (газеты, радиоприемники, телевизоры, видеомагнитофоны, компьютеры) способны активно влиять на отношение к окружающей действительности. Существуют данные о психических расстройствах, вызванных переживаниями, полученными из СМИ. Технологии мультимедиа в формировании отношения могут также играть большую роль, поскольку способны реалистично моделировать природные условия, создавая эффект присутствия. Кроме того, с помощью средств мультимедиа можно смоделировать и близко к реальности продемонстрировать процесс, который наблюдать в природе сложно или невозможно за короткий промежуток учебного времени (сукцессии, взаимодействия, поток веществ и энергии и т.д.).
Для экскурсии, по определению Н. М. Верзилина и В. М. Корсунской, характерно "передвижение от объекта к объекту в их естественной среде или искусственно созданных условиях вне школы". В созданной виртуальной природной среде учащиеся также могут передвигаться от объекта к объекту, при этом у учащихся создается эффект присутствия. От простой демонстрации видеофильма по необходимой теме виртуальная экскурсия отличается интерактивностью, т.е. слабо ограниченной (только задачами) возможностью ученика самостоятельно действовать в созданной модели природы.
Занятие в компьютерном классе, за компьютером один учащийся. Используется программа Дарлинг Кингдом "Энциклопедия природы", раздел "Природные зоны", тема "Наиболее характерные экосистемы". Это необходимо для полноценного выполнения всех заданий. В течении всего занятия учащиеся работают самостоятельно и только в конце (последние 5 мин.) обсуждают результаты всей группой.
Перед началом экскурсии учащийся знакомится с правилами поведения в природе, программа демонстрирует видеоролик о последствиях неправильного поведения туристов в лесу. Учащемуся предлагается ответить на вопрос: "Разделите предложенные ниже действия на вредные, безвредные и полезные для лесного биогеоценоза: бросать мусор, жечь костер, играть в футбол, лазить по деревьям, ломать сухие деревья, топтать несъедобные грибы, собирать валежник, рвать цветы, слушать громкую музыку". Например, в случае ответа "топтать несъедобные грибы" – "полезно" или "безвредно", учащийся знакомится с пищевой сетью, где такие грибы являются одним из звеньев. В случае ответа "собирать дрова" – "вредно", учащийся получает информацию о загрязнении леса и действии лесников по его предотвращению и т.п.
Затем появляется кадр с текстом:
"Цель экскурсии: развитие понятий о биологических связях организмов, о связях между ними и неживой природой, об охране природы и рациональном лесопользовании.
Задания для учащихся (подчеркнутые слова являются гиперссылками, т.е. подведя к ним курсор и нажав кнопку "мыши" можно получить дополнительную информацию, в тексте эта информация приведена в скобках):
1. Сделайте почвенный разрез (используйте инструменты из набора учебного инвентаря) глубиной 30-40 см. Зарисуйте его в тетради. Определите мощность гумусового (название интересующего объекта можно узнать подведя к нему курсор) слоя.
2. Определите механический состав (используйте инструменты из набора учебного инвентаря) почвы, влажность. После выполнения задания закопайте (используйте инструменты из набора учебного инвентаря) разрез.
3. Подсчитайте количество ярусов в данном лесном сообществе.
4. Дайте описание древесного яруса: определите видовой состав (используйте определитель из набора учебного инвентаря) древостоя, выявите доминирующий вид (наведите курсор на интересующее растение); определите степень сомкнутости крон (примерное процентное соотношение затененных участков к освещенным).
5. Определите высоту деревьев (наведите курсор на интересующее растение) доминирующего вида.
6. Сделайте описание кустарникового яруса, его общее обилие по видам (используйте определитель из набора учебного инвентаря).
7. Опишите травяно-кустарниковый ярус. Обратите внимание на степень покрытия почвы растениями. Выявите количество подъярусов и их видовой состав. Отметьте характер распределения (равномерно, группами, куртинами, пятнами) растений по площади. Определите фенологическое состояние (вегетация, бутонизация, цветение, плодоношение; определите стадию: начало, середина, завершение) растений.
8. Дайте характеристику лихено-моховому ярусу: выявите общее покрытие почвы лишайниками и мхами, определите их виды (используйте определитель из набора учебного инвентаря).
9. Опишите внеярусную растительность – мхи и лишайники, располагающиеся на стволах, ветвях, пнях деревьев, на камнях и т.п.
10. Найдите растения, относящиеся к разным жизненным формам. Охарактеризуйте их по этому критерию.
11. Оцените санитарное состояние (степень захламленности, наличие бурелома, ветровала, сухостоя) леса.
12. Найдите листья, галлы, части коры или древесины со следами жизнедеятельности насекомых. Охарактеризуйте биотические связи, о которых свидетельствует этот материал.
13. Проведите наблюдение за насекомыми (используйте определитель из набора учебного инвентаря), живущими в лесу. Определите их связи с растениями, грибами, животными. Каково их значение?
14. Выкопайте (используйте инструменты из набора учебного инвентаря) одно растение с корнем, обследуйте его на наличие животных. Ответьте на вопросы: чем и как питаются обнаруженные вами животные? Каково их значение в биогеоценозе?
15. Определите, на каких деревьях (используйте определитель из набора учебного инвентаря) селятся птицы, белки, какими растениями они питаются? Постарайтесь найти следы "столовой" дятла.
16. Проведите наблюдения и обнаружьте следы деятельности птиц. В чем они могут проявляться? Какие виды птиц (используйте определитель из набора учебного инвентаря) живут в данном биоценозе?
Далее начинается интерактивный видеоролик. Интерактивный видеоролик отличается от обычного тем, что его можно в любую секунду остановить и получить учебную информацию, необходимую для выполнения заданий. В созданной нами модели смешанного леса (сосняк-березняк-разнотравник) учащийся может управляя курсором приближать различные объекты, поворачиваться вокруг оси, наклоняться или поднимать взгляд, в соответствии с его действиями меняется картинка на экране.
После выполнения всех заданий программа предлагает домашнее задание: "На основе наблюдений и результатов практических работ составьте цепи питания, характерные для данного биогеоценоза".
Программой предусмотрено полное руководство действиями учащегося в созданной модели, вплоть до выполнения всех заданий, в случае, если учащийся не хочет или не может сделать это самостоятельно. Однако, в практике проведенного нами эксперимента таких ситуаций не возникало. Учащиеся с интересом работали с программой и выполняли все задания.
В результате субъективного анализа проведенных уроков мы можем сделать вывод, что работа с МПМК "Основы экологии" вызывает большой интерес учащихся, активизирует познавательную деятельность, стимулирует к самостоятельной деятельности, зарождает желание овладеть большим объемом знаний.