Интерактивные технологии обучения предметам естественнонаучного цикла

А. А. Акуловa, В. Л. Кокшаровb, К. А. Князевc a Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15

b Пермский краевой институт повышения квалификации работников образования, 614068, Пермь, ул. Большевистская, 210

• ^c Гимназия «Ювента», 614056, Пермь, ул. Целинная, 29

Проанализировано содержание понятия «интерактивность». Описаны современные интерактивные средства обучения, их возможности в преподавании предметов естественнонаучного цикла.

Интерактивность (от английского interaction -взаимодействие) в широком понимании означает многообразие социальных взаимодействий на различных уровнях (межличностном, групповом, институциональном).

В сфере образования понятие «интерактивность» используется в отношении особой системы обучения, обеспечивающей активное взаимодействие субъектов образовательного процесса. Интерактивный (чередующийся) режим обучения – это диалоговый режим с двусторонними информационными потоками, которые направлены как к обучающемуся, так и от него (Селевко, 2004). В традиционном обучении интерактивность достигается использованием общеизвестных средств и методов, а её уровень полностью зависит от педагогического мастерства преподавателя.

Совершенно новое качество идея интерактивного обучения приобретает с использованием компьютерных технологий и электронных образовательных ресурсов (компьютерные программы, интерактивные системы тестирования, планшеты, доски), средств телекоммуникации и современных технических средств обучения.

В России современные системы отображения информации (мультимедийные проекторы) появились в 1995 г., а первые интерактивные доски - в 1998.

Сегодня на рынке представлено четыре основных марки подобной продукции:

• •    Activboard (компания Promethean);

• •    SMARTBoard (SMART Technologies Inc.);

• •    Interwrite™ Board (Interwrite Learning);

• •    STARBoard (Hitachi).

Более 90% интерактивных досок используется в образовательном секторе.

Любая доска (независимо от ее модели и базовой технологии) может работать в режиме рисова- ния или в режиме «мышь».

В режиме «мышь» доска превращается в гигантский монитор, работая с которым специальным маркером (стилусом) или просто пальцем, можно делать всё, что обычно делается на стандартном мониторе мышкой – запускать приложения, перетаскивать файлы, печатать (с помощью виртуальной клавиатуры) и т.п. В режиме рисования доска представляет собой основу, на которой можно рисовать с использованием всего графического потенциала операционной системы. Рисовать и делать пометки можно поверх окон запущенных приложений (например в презентации).

Дополнительные функции интерактивной доске придаёт специальное программное обеспечение, обладающее следующими возможностями:

К интерактивным техническим средствам обучения также относятся интерактивная панель и беспроводной планшет. Интерактивная панель-монитор, установленная на рабочем месте преподавателя, позволяет управлять демонстрацией визуальных материалов, делать пометки поверх изображения.

Беспроводной планшет – панель с электронным пером (стилусом) и беспроводной мышью предоставляет возможность свободно перемещаться по аудитории и с любого места управлять работой интерактивной доски. Пометки, сделанные в планшете, отображаются на экране, а электронное перо используется вместо компьютерной мыши. Наличие планшета или интерактивной панели на столах обучающихся открывает новые, ещё не исследованные направления в организации учебных занятий.

Интерактивная насадка для плазменной панели превращает последнюю в огромный интерактивный экран с диагональю до 55 дюймов и более.

Мощным средством, позволяющим поднять учебный процесс на качественно новый уровень, является система интерактивного тестирования. Она включает пульты для учащихся, преподавателя, систему приёма и обработки сигнала с пультов, программное обеспечение. Такая система обладает следующими возможностями:

• •    разработка авторских тестов;

• •    обеспечение оперативной обратной связи;

• •    оценка результатов обучения в реальном времени;

• •    статистическая обработка результатов.

Система интерактивного опроса может быть использована для всей учебной группы, подведения итогов в конце занятия, оценки эффективности индивидуальной работы. Управление ее работой производится с пульта преподавателя. Все это существенно экономит время, создает активную среду обучения, делает информационные технологии эффективным средством преподавания.

Интерактивные технические средства обучения особенно эффективны при работе с различными биологическими моделями.

Интерактивные модели и динамические flash-презентации позволяют имитировать биологические процессы и явления, проводить виртуальные наблюдения за биологическими объектами, детально рассматривать их строение, функционирование отдельных органов и систем, изучать процессы, протекающие в живых организмах на кле- точном и молекулярном уровнях. Для использования компьютерных моделей можно воспользоваться цифровыми образовательными ресурсами Internet. Список некоторых сайтов приведен в тексте и списке литературы. Интернет-ресурсы позволяют осуществлять динамические демонстрации – интерактивные анатомические атласы, схемы циклов развития живых организмов, модели, иллюстрирующие процессы жизнедеятельности клеток и важнейшие биохимические реакции на молекулярном уровне. Многие из представленных моделей могут работать в трех режимах:

• •    последовательный самопроизвольный просмотр;

• •    пошаговая демонстрация;

• •    более детальное изучение отдельных стадий процесса при паузе на любом этапе.

Помимо демонстрации динамических моделей в процессе объяснения нового материала возможно использование интерактивных моделей в самостоятельных работах (фронтальных, индивидуально-групповых, индивидуальных), направленное на закрепление изученного материала, проверку или актуализацию знаний.

Компьютерные модели можно использовать для выполнения лабораторных работ . Например, курс «Открытая Биология 2.5» включает лабораторную работу на основе компьютерной модели «Питание инфузории», с помощью которой обучающиеся могут изготовить виртуальный препарат и детально рассмотреть под микроскопом процессы жизнедеятельности в клетках простейших. Существует возможность изменения условий эксперимента и просмотра полученных результатов.

Компьютерные модели помогут выполнить работы по изучению влияния отдельных параметров на состояние системы в целом («Годичные кольца», «Хищник-жертва» и др.). Преподаватель формулирует тему и цели учебных исследований, теоретические вопросы, ответ на которые позволит обучающимся продемонстрировать понимание полученных результатов.

Важно помнить, что любая компьютерная модель воспроизводит реальные процессы и явления в упрощённом, схематичном виде. Выяснение того, что именно демонстрирует модель, может быть одной из форм заданий для самостоятельной работы. Такого вида задания могут выполняться полностью в компьютерном варианте или быть одним из этапов более широкой работы, включающей также задания с натуральными объектами, увеличительными приборами. Пример задания для работы с компьютерной моделью «Оплодотворение у покрытосеменных растений»: укажите последовательность двойного оплодотворения у покрытосеменных растений (рис. 1).

Рис. 1. Компьютерная модель «Оплодотворение у покрытосеменных растений»

Варианты ответа: перенос пыльцы на рыльце пестика; прорастание пыльцевого зерна; образование пыльцевой трубки; перемещение спермиев в семяпочку; слияние спермиев с яйцеклеткой и центральной клеткой зародышевого мешка; образование эндосперма.

Современным средством интерактивного обучения являются мультимедийные модели, состоящие из видеоматериалов и звукового сопровождения. Мультимедийные источники информации отличаются ее новизной и оперативностью доступа. Используя выход в Интернет, можно в реальном времени наблюдать за явлениями и процессами живой природы в любой точке планеты. Интернет облегчает доступ к свежей статистической информации (особенности распределения конкретных признаков живых объектов в их популяциях, колебания численности и другие количественные показатели). Многие мультимедийные источники содержат проверочные или тестовые задания, которые можно использовать для организации дифференцированного разноуровневого контроля знаний. Приведем пример задания для самостоятельной работы с мультимедийной моделью: назовите вид деления, при котором из одной исходной эукариотической клетки образуются две дочерние с такой же наследственной информацией, как и в материнской (рис. 2).

Рис. 2. Мультимедийная модель «Деление клетки» res/39)

В процессе обучения на основе интерактивных моделей формируются умения:

• 1)    применять навыки работы с персональным компьютером для изучения биологических объектов, процессов и явлений;

• 2)    объяснять механизмы биологических процессов и явлений, выполнять тестовые задания открытого и закрытого типов;

• 3)    решать биологические задачи, составлять родословные с использованием электронных ресурсов.

Осмысление роли интерактивных средств в обучении, разработка для них соответствующих дидактических пособий способны принципиально изменить традиционное обучение, поднять его на новый качественный уровень.