ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ИННОВАЦИОННЫХ  КОМПЬЮТЕРНЫХ  ТЕХНОЛОГИЙ  ПРИ  ИЗУЧЕНИИ  БИОЛОГИЧЕСКИХ  НАУК  В  ШКОЛЕ  И  ПЕДАГОГИЧЕСКОМ  ВУЗЕ

Штырлина  Ольга  Вениаминовна

канд.  биол.  наук,  доцент,  Нижегородский  государственный  педагогический  университет  им.  К.  Минина,  г.  Нижний  Новгород

E-mail: 

Штырлин  Дмитрий  Александрович

магистр  естественнонаучного  образования,  Нижегородский  государственный  педагогический  университет  им.  К.  Минина,  г.  Нижний  Новгород

USING  INNOVATIVE  COMPUTER  TECHNOLOGIES  IN  THE  STUDY  OF  BIOLOGICAL  SCIENCES  AT  SCHOOL  AND  PEDAGOGICAL  UNIVERSITY

Shtyrlina  Olga

Candidate  of  biological  Sciences,  assistant  professor,  Nizhny  Novgorod  State  Pedagogical  University  K.  Minina,  Nizhny  Novgorod

Shtyrlin  Dmitry

Master  of  science  education,  Nizhny  Novgorod  State  Pedagogical  University  K.  Minina,  Nizhny  Novgorod

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены  многообразные  методики  использования  компьютерных  технологий  при  изучении  биологических  наук  в  профильных  классах  средней  школы  и  педагогическом  ВУЗе.  Отмечена  необходимость  использования  современных  компьютерных  технологий  как  средство,  повышающее  познавательную  активность  учащихся  с  целью  улучшения  качества,  как  среднего,  так  и  высшего  биологического  образования.

ABSTRACT

Considered  diverse  methods  of  use  of  computer  technologies  in  the  study  of  biological  sciences  in  specialized  secondary  schools  and  pedagogical  universities.  The  necessity  of  using  modern  computer  technology  as  a  tool  that  improves  the  cognitive  activity  of  the  students  with  the  aim  of  improving  the  quality,  both  secondary  and  higher  biological  education.

Ключевые  слова:  компьютерные  технологии;  мультимедийные  программы;  компьютерное  тестирование;  виртуальные  лабораторные  и  практические  работы;  компьютерные  презентации;  компьютерное  моделирование;  видеоокуляр.

Keywords:  computer  technologies;  multimedia  programs;  computer  testing;  virtual  laboratory  and  practical  works;  computer  presentations;  computer  modeling;  video  eyepiece.

Известно,  что  в  последнее  десятилетие  компьютерные  технологии  все  активнее  внедряются  в  процесс  обучения.  Это  касается  и  биологических  дисциплин,  как  на  школьном  этапе  обучения,  так  и  на  этапе  высшей  школы.

В  современной  школе  компьютерные  технологии  используются  на  всех  этапах  обучения  (при  изучении  нового  материала,  его  закреплении  и  контроле  знаний,  умений  и  навыков).  Компьютерные  позволяют  активизировать  познавательный  процесс,  способствуют  повышению  интереса  к  изучаемой  дисциплине  и  переводит  весь  процесс  обучения  на  более  высокий  качественный  уровень.

Программа  курса  «Общая  биология»  И.Б.  Агафоновой  и  В.И.  Сивоглазова  для  10—11  классов  с  углубленным  изучением  биологии  дает  широкие  возможности  использования  компьютерных  технологий,  начиная  с  первых  тем  данной  дисциплины.  В  нашей  педагогической  практике  мы  активно  используем  такие  мультимедийные  программы  как  «Виртуальная  школа  Кирилла  и  Мефодия  (уроки  биологии  10  класс  и  уроки  биологии  11  класс)».  Отдельные  фрагменты  этих  программ  используются  нами  в  качестве  иллюстративного  материала  при  объяснении  нового  материала  и  закрепления  изученного.  При  применении  технологии  модульного  обучения,  применительно  к  отдельным  темам  курса  мы  используем  компьютерное  тестирование  при  проверке  и  самоанализе  изучаемого  материала,  что  значительно  повышает  уровень  самооценки  учащихся. 

Первые  темы  курса  общей  биологии,  согласно  учебнику  В.Б.  Захарова,  С.Г.  Мамонтова  и  Н.И.  Сонина  «Общая  биология  10—11»,  посвященные  основам  изучения  строения  клеток  и  их  функциональным  особенностям  включают  определенное  количество  лабораторных  и  практических  работ.  При  проведении  такого  рода  работ  широко  используем  как  основу  виртуальные  лабораторные  и  практические  работы  с  последующим  выполнением  реальных  практических  действий,  что  значительно  активизирует  познавательный  интерес  учащихся  к  изучаемому  предмету.

Программа  общей  биологии  для  средней  школы  насыщена  историческими  сведениями  об  открытиях  важнейших  биологических  закономерностей  и  глобальных  биологических  процессов  на  Земле,  особенно  это  касается  таких  тем  как  «Закономерности  наследования  признаков»,  «Закономерности  развития  живой  природы»,  «Происхождение  человека».  При  изучении  этих  тем  определенный  интерес  у  учащихся  вызывает  просмотр  фрагментов  DVD-фильмов:  «100  великих  открытий:  Генетика»,  «Прогулки  с  пещерным  человеком»  и  других.

Определенно  более  высоким  уровнем  работы  с  применением  компьютерных  технологий  в  курсе  «Общая  биология»  10—11  класс  является  использование  презентаций  по  заданной  тематике.  Причем  на  первом  этапе  учитель  демонстрирует  ту  или  иную  презентацию,  выполненную  по  всем  правилам  компьютерной  графики,  используя  ее  как  демонстрационный  наглядный  материал  при  изучении  новой  темы.  На  следующем  этапе  даем  задание  оформить  презентацию  по  теме  на  основе  изученного  материала  (индивидуально  каждому  ученику  или  группе  учеников).  Но  прежде  чем  дать  такое  задание  необходимо  оговаривать  ряд  требований  и  правил  по  ее  оформлению  и  демонстрации,  чтобы  созданная  презентация  могла  органично  вписаться  в  тему  урока  при  ее  обязательной  демонстрации.  В  этом  заключается  важный  воспитательный  момент,  ребенок  не  только  выполняет  заданную  учителем  работу,  не  только  реально  видит  результат  своего  продуктивного  творческого  труда,  но  и  демонстрирует  его  одноклассникам,  что  также  значительно  повышает  его  самооценку.  На  наших  уроках  мы  используем  созданные  учащимися  презентации  посвященных  жизни  и  деятельности  выдающихся  ученых-биологов  (Дарвина,  Ламарка,  Линнея,  Менделя,  Вавилова),  а  также  посвященные  актуальным  проблемам  новейших  биологических  исследований  из  области  молекулярной  биологии,  вирусологии,  медицинской  генетики.

Широкие  возможности  приобретает  компьютеризация  при  изучении  вопросов  экологии,  что  не  только  способствует  развитию  творческих  способностей  и  самостоятельности,  но  и  существенно  изменяет  весь  процесс  обучения,  повышает  его  качественные  показатели.  Приведенная  выше  программа  по  углубленному  изучению  биологии  в  лицеях  и  профильных  классах  предусматривает  изучение  вопросов  математического  и  компьютерного  моделирования  биологических  процессов.  Нами  апробирована  методика  компьютерного  моделирования  при  изучении  тем  популяционной  экологии  («Динамика  численности  популяций»,  «Колебание  численности  и  гомеостаз  популяций»,  «Экологические  стратегии»  и  др.).  Работа  проводилась  в  несколько  этапов  и  в  соответствии  с  уровнями  экологической  образованности  (Зеер  Э.Ф.).

На  первом  этапе,  даже  при  наличии  одного  стационарного  компьютера  (или  ноутбука)  и  мультимедийного  проектора  в  классе.  На  уроке  после  рассмотрения  теоретического  материала,  проводится  практическая  работа  по  построению  кривой  экспоненциального  роста  численности  популяции  (самая  простая  компьютерная  модель).  Эта  работа  проводится  фронтально,  строится  компьютерная  модель  и  проводится  ее  подробный  анализ.

Дальнейшая  работа  может  проводиться  в  группах  (при  наличии  нескольких  компьютеров  или  ноутбуков  в  классе)  или  индивидуально,  а  также  в  качестве  домашнего  задания.  При  работе  в  группах,  каждой  группе  дается  инструктаж  (лучше  письменный).  Такая  работа  отличается  высокой  степенью  самостоятельности,  затем  идет  обсуждение  результатов  и  представление  моделей  на  мониторе.  На  самостоятельную  практическую  работу  выносится  построение  модели  «Кривой  логистического  роста  популяций»,  модели  «Взаимодействия  хищник-жертва».  Все  модели  строятся  в  системе  Excel.  Построение  этих  моделей  осуществляется  под  контролем  учителя,  но  без  его  помощи.  На  следующем  этапе  строится  модель  Гаузе,  демонстрирующая  «принцип  конкурентного  исключения».  При  наличии  у  школьников  персональных  компьютеров,  построение  этой  модели  можно  вынести  в  качестве  домашнего  задания,  с  выставлением  оценки  как  за  домашнюю  работу  (учащимся  даются  индивидуальные  задачи  для  построения  моделей).

Таким  образом,  на  примерах  проведения  компьютерного  моделирования  при  изучении  вопросов  популяционной  экологии  в  профильных  (биологических)  классах  осуществляется  формирование  экологической  компетентности,  что  в  настоящее  время  является  обязательным  требованием  к  процессу  обучения.

Вузовская  методика  подготовки  учителей  биологии  также  в  настоящее  время  широко  использует  разнообразные  компьютерные  технологии.  Классические  биологические  дисциплины  активно  используют  весь  многообразный  спектр  компьютерных  программ  школьных  курсов  биологии  (ботаника,  зоология,  теория  эволюции,  генетика,  молекулярная  биология,  физиология  и  др.).  Но,  несмотря  на  некоторое  сходство,  вузовские  курсы  имеют  определенную  специфику.  Так  в  курс  ботанических  (анатомия  растений,  цитология)  дисциплин  вуза  включается  большое  количество  лабораторных  занятий,  требующих  хороших  навыков  работы  с  микроскопом.  Поскольку  эти  дисциплины  изучаются  на  первом  курсе  и  в  первом  семестре,  не  все  вчерашние  школьники  обладают  умением  микроскопирования,  в  связи  с  очень  ограниченным  числом  подобных  работ  в  школе.  И  в  этом  случае,  чтобы  дать  правильное  представление  о  микрообъектах,  чтобы  научить  анализировать  микроскопические  объекты,  а  с  другой  стороны  проконтролировать,  что  видит  студен  на  данном  препарате,  правильно  ли  он  определил  изучаемый  объект,  на  помощь  приходят  компьютерные  технологии,  в  частности  использование  на  лабораторных  занятиях  по  изучению  микрообъектов  цифрового  микроскопа  и  видеоокуляра.  В  нашей  работе  используется  видеоокуляр  “Electronic  Eyehiece”.

Методическое  использование  видеоокуляра  многообразно:  при  изучении  нового  материала  на  лекциях  и  лабораторных  занятиях,  при  объяснении  деталей  изображение  объекта  проецируется  на  большой  экран  через  мультимедийный  проектор.  На  лабораторных  занятиях  возможно  индивидуальное  использование  при  наличии  ноутбука  или  стационарного  компьютера.  Особенно  актуально  использовать  видеоокуляр  при  изучении  серии  препаратов  при  ограниченном  времени,  отведенном  на  лабораторное  занятие.  Тогда  часть  препаратов  целесообразно  рассмотреть  демонстрационно  с  микроскопа  на  большом  экране  или  мониторе  компьютера,  а  часть  наиболее  типичных  предложить  для  индивидуального  изучения. 

Таким  образом,  на  занятиях  лабораторного  практикума  достигается  разумное  сочетание  фронтальной  формы  работы  с  индивидуальной  работой  каждого  студента.  Видеоокуляр  также  используется  при  различных  формах  контроля  знаний:  контрольных  работах  по  препаратам,  коллоквиумах  и  зачетах.

Работа  с  применением  видеоокуляра  может  включать  составление  «атласа»  микроскопических  объектов,  как  к  каждому  занятию,  так  итоговому  и  зачетному,  который  затем  используется  преподавателем  при  индивидуальной  и  самостоятельно  работе  студента.

Подобная  работа  в  ВУЗе  с  использованием  разнообразных  компьютерных  технологий  продолжается  при  выполнении  курсовых  и  дипломных  работ,  что  дает  возможность  в  целом  перейти  на  более  высокий  уровень  качественного  обучения.

Список  литературы:

1. Биология  и  экология/  Сборник  программ  и  материалов  для  учителя.  —  Н.  Новгород:  Нижегород.  ин-т  развития  образования,  2010.
2. Виртуальная  школа  Кирилла  и  Мефодия:  Уроки  биологии  10  класс  —  М.:  ООО  «Кирилл  и  Мефодий»,  2006.
3. Виртуальная  школа  Кирилла  и  Мефодия:  Уроки  биологии  11  класс  —  М.:  ООО  «Кирилл  и  Мефодий»,  2006
4. Зеер  Э.Ф.,  Личностно-развивающее  профессиональное  образование  /  Э.Ф.  Зеер;  Рос.  гос.  проф.-пед.  ун-т.  —  Екатеринбург:  Издательство  РГППУ,  2006.
5. Федорос  Е.И.,  Нечаева  Г.А.  Экология  в  экспериментах.  —  М.:  «Вентана-Граф»,  2006.