Статья по биологии на тему "Формирование метапредметных результатов на уроках биологии с использованием учебного оборудования"

Использование интерактивной доски

в сочетании с другими электронными средствами

на уроках биологии.

В условиях введения новых стандартов в нашей школе мы находим формы и методы в рамках образовательных технологий, позволяющие с наибольшей отдачей выполнить образовательный заказ общества. Наличие интерактивной доски позволяет нам перевести учебный процесс на качественно новый уровень, так как возникают новые возможности для построения системы работы учителя по организации учебного процесса. Интерактивная доска - ценный инструмент для обучения всего класса. Это визуальный ресурс, который помогает нам излагать новый материал очень живо и увлекательно. Ведь интерактивная доска удобна в обращении и интересна учащимся. Этот виртуальный экран способен дать более яркое, более обширное представление об изучаемом объекте. Он способен наглядно и мобильно представить то, что трудно или скучно объяснять словами. Тактильное управление облегчает восприятие новой информации (возможность писать поверх изображения, перемещать демонстрируемые проектором объекты по доске, задействовать интерактивные органы управления и т.п.), что выводит визуальную составляющую учебных процессов на гораздо более высокий уровень, предоставляя нам  возможность создавать динамичные уроки, которые захватывают внимание учеников. На интерактивной доске можно размещать большое количество разноплановой информации, плотность которой намного выше, чем на обычной доске.

Электронная интерактивная доска в кабинете биологии является техническим средством, разработанным специально для обучения – это сенсорный экран, работающий в комплексе с компьютером и проектором, она предназначена для работы с проецируемым на нее изображением (фотографии, рисунки, схемы), позволяя сосредоточивать внимание учащихся на конкретных фрагментах экспозиции. В сочетании со специальным программным обеспечением интерактивная доска позволяет нам в ходе занятия:

• акцентировать внимание на любом фрагменте изображения при помощи виртуального «фонарика» (частичное затенение или высветление фрагментов изображения);

• делать надписи или обводить части на выведенных на доску изображениях (текст, рисунки, схемы, фото и т. д.) при помощи технологии «электронных чернил»; удалять фрагменты выведенных на доску изображений при помощи технологии «электронный ластик»;

• управлять созданием слайдов, редактированием документов, воспроизведением аудио- и видеофрагментов, работать с изображениями, набирать текст на виртуальной клавиатуре;

• демонстрировать мультимедийные презентации и проводить коллективные занятия в виртуальных лабораториях с компьютерными моделями биологических объектов и процессов.

         Применение интерактивной доски позволяет учителю биологии:

• обеспечить выбор учащимися учебной информации по личному усмотрению, обеспечивая при этом ее деятельное усвоение;

• создать условия для восприятия учащимися учебного материала не пассивно, на уровне репродукции, а путем творческого участия в организации усвоения, в конструировании творческих заданий, их выполнении и оценивании собственных учебных достижений;

• вовлечь в образовательный процесс всех учащихся, привлекая при этом их внимание к различным свойствам изучаемого биологического объекта и, в зависимости от ситуации, организуя учебное взаимодействие отдельных групп учащихся.

 Применение интерактивной доски в сочетании с другими электронными средствами обучения создает благоприятные условия для развития учебной деятельности учащихся, активизирует творческую инициативу, стимулирует познавательный интерес, формирует у учащихся умение работать в коллективе.

В учебном процессе в сочетании с интерактивной доской в кабинете биологии нашей школы мы используем:

• цифровой микроскоп - для демонстрации всему классу биообъектов и процессов в реальном времени, редактирования полученного изображения, инструктирования и сопровождения деятельности учащихся на лабораторных работах.

Традиционные школьные оптические микроскопы отличаются некоторыми особенностями, несколько затрудняющими их применение на лабораторных занятиях. Настроенный микроскоп желательно не передвигать, чтобы не сбить настройки, о чем учащиеся иногда забывают. Увеличивает время проведения практической работы то, что на ученические столы с целью экономии времени места и оборудования ставят, как правило, один микроскоп на двоих. Впрочем, установка микроскопа для каждого учащегося тоже не решает проблемы: в этом случае учителю приходится вдвое увеличить время инспектирования ученических микроскопов в ходе лабораторной работы. Также учитель должен убедиться в том, что наблюдаемые учащимися в окулярах микроскопов объекты — те, которых требует содержание занятия. Чтобы учащиеся смогли добиться на «своих» микроскопах «правильного» изображения объекта наблюдения, учитель устанавливает на классном столе микроскоп с «эталонным» изображением объекта. При этом, разумеется, возникает дополнительная трата времени — в ходе работы учащиеся не один раз должны подойти к учительскому микроскопу. Решением описанных выше проблем на наш взгляд является использование цифрового микроскопа, который имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным. Прежде всего он позволяет нам демонстрировать учащимся биообъекты и действия с ними на проекционном экране. Достоинством цифровых микроскопов является возможность их использования в любое время суток, при любой освещенности, возможность рассматривать прозрачные и непрозрачные препараты. Существенно снижаются требования к предварительной подготовки изучаемых объектов. Цифровой микроскоп дал нам возможность производить фото- и видеосъемку биообъекта, сохраняя его изображения в виде доступных для редактирования и экспорта файлов. Используя полученные при помощи школьного цифрового микроскопа фото - и видеоматериалы, учитель может разработать оригинальные презентации, причем копировать части изображения, наносить подписи и указатели на полученных фотографиях и т. д. можно в интерфейсе программы, поддерживающей работу цифрового микроскопа. Заметим, что говорить о полной замене традиционных микроскопов цифровой техникой на уроках биологии пока еще рано. Цифровой микроскоп может увеличить изображение в 200 раз, в то же время современные школьные оптические микроскопы дают 800-кратное увеличение. Провести фронтальную лабораторную работу можно, используя преимущества школьных цифровых микроскопов. Использование цифрового микроскопа при изучении биологии не только позволяет познакомить учащихся с особенностями строения и функционирования микрообъектов, но и помогает сформировать у них представление о наблюдениях за микрообъектами. Так, в 5—6 классах учащиеся еще не имеют большого опыта работы с микропрепаратами, микроскопом и другим лабораторным оборудованием. Традиционный подход к организации лабораторной работы не позволяет учителю показать всему классу в деталях процесс подготовки микропрепарата и настройки микроскопа для получения изображения. Обычно учитель готовит препарат на демонстрационном столе на виду у всего класса и показывает, как настроить микроскоп. Но даже с первых парт учащиеся не всегда могут хорошо увидеть его работу. Для компенсации этого учитель вынужден подойти к каждому учащемуся для помощи в подготовке микропрепарата и настройки микроскопа, что в конечном счете снижает результативность занятия. Комплекс из цифрового микроскопа, компьютера и интерактивной доски помогает учителю провести вводный инструктаж перед лабораторной работой с традиционными микроскопами. Учитель выполняет работу, транслируя свои действия на экран при помощи веб-камеры микроскопа. После такой демонстрации лабораторная работа с оптическими микроскопами проходит более продуктивно. Учащиеся подготавливают препараты, добиваясь сходства с изображением, полученным учителем при помощи цифрового микроскопа, а затем переводят оптические микроскопы на большее увеличение, рассматривают и зарисовывают биообъекты.

• документ - камеру - для демонстрации более крупных объектов, творческих работ учащихся, фолий, печатных документов, схем, таблиц, рисунков и т.д. Камера дает возможность производить фотосъемку биообъекта, сохраняя его изображения в виде доступных для редактирования и экспорта файлов.

У нас появилась возможность демонстрировать на предметном столике не только микрообъекты, но и более крупные. Например, показать поверхность кожи или органов растений, процессы на поверхности почвы, воды и т. д. При помощи веб - камеры мы  наблюдаем, фотографируем мелких насекомых, их личинок, пауков, моллюсков, червей, изучая особенности их внешнего строения (конечности, ротовые аппараты, глаза, покровы), поместив их для этого в миниатюрные чашки Петри. Объектом наблюдения и фотосъемки при помощи веб-камеры могут быть и комнатные растения. Такой способ наблюдения позволяет сохранить жизнь изучаемым объектам, что особенно важно для формирования у учащихся уважительного, бережного отношения к жизни других  существ.

• цифровую мобильную лабораторию - для демонстрации процессов, редактирования полученных данных и сопровождения деятельности учащихся на лабораторных занятиях по изучению жизнедеятельности человека, растений, животных и измерению экологических параметров среды.

Цифровая лаборатория  - это комплекс, включающий мобильный компьютер, оснащенный специальным программным обеспечением, преобразователем сигналов, набором датчиков (освещенности, влажности, дыхания, концентрации кислорода, частоты сердечных сокращений, цвета, температуры) и преобразователем показаний датчиков для фиксации в памяти мобильного компьютера в виде индикаторов приборов, графиков, диаграмм, таблиц в ходе и после окончания эксперимента. Применение цифровой лаборатории на уроках биологии делает процесс обучения более успешным, так как позволяет нам создать учащимся условия для:

а) самостоятельного получения информации непосредственно от изучаемых биообъектов;

б) восприятия учебного материала путем непосредственного, творческого участия в опытном добывании новой биологической информации, в планировании и осуществлении учебного эксперимента;

в) выполнения лабораторных работ по индивидуальным заданиям, обеспечивающим самостоятельность и познавательную инициативу.

В сочетании со специальным программным обеспечением цифровая лаборатория позволяет учителю:

• знакомить учащихся с основами планирования и проведения наблюдений и экспериментов по биологии и экологии;

• до учебного наблюдения подготавливать учащихся к самостоятельной работе, просматривая видеозаписи выполненных ранее наблюдений и опытов;

• в ходе учебного наблюдения собирать опытные данные и при обсуждении промежуточных результатов наглядно представлять их учащимся, выбирая для этого различные способы отображения —табло измерительных приборов, графики, таблицы;

• проводить учебные наблюдения в условиях школы (кабинет биологии, живой уголок, рекреации и т. д.) и в полевых условиях (пришкольный участок, лесопарк, водоѐм и т.д.);

• после учебного наблюдения или эксперимента обрабатывать и анализировать полученные данные с помощью специальных программ, фиксируя результаты анализа в специальном разделе программы («журнале»).

Полученные при помощи цифровой лаборатории данные используются как при объяснении нового материала, включая графики, диаграммы, таблицы, видеозаписи экспериментов в презентации, так и при повторении и закреплении пройденного на предыдущих уроках материала, а также на экскурсионных занятиях в природе. Экскурсия в природу является важной формой учебно-воспитательного процесса при обучении биологии. Однако отсутствие специального оборудования для проведения лабораторной работы в полевых условиях превращает экскурсии по биологии при изучении темы «Основы экологии» в лекции на природе. Цифровая лаборатория позволяет преодолеть это затруднение.

Небольшой размер и компактность цифровой лаборатории, наличие различных датчиков, простота эксплуатации, автономность обеспечивают проведение полевых исследований при изучении экологии и организацию работы над исследовательскими проектами на элективных и кружковых занятиях.

• систему дистанционного опроса (голосования) - подобную применяемым в ток - шоу.

Система дистанционного опроса на уроке биологии применяется так: после объяснения и обсуждения нового материала учитель раздает учащимся пульты системы опроса и начинает демонстрировать на экране вопросы с вариантами ответов на них. На прочтение каждого вопроса и ответов на них отводится около минуты, после чего учащиеся нажимают на пульте кнопку, соответствующую номеру правильного ответа, и учитель переходит к демонстрации следующего вопроса. Окончание такого блицопроса завершается демонстрацией на экране результатов: кто на какие вопросы и как ответил.

• цифровую фото- и видеоаппаратуру - для  воспроизведения и предъявления учащимся изображений объектов живой природы — динамических и статических. При обучении биологии фотоиллюстрации и видеофильмы являются важными источниками зрительной информации о живой природе, которые помогают учителю сформировать у учащихся яркие зрительные образы животных, растений, грибов, микроорганизмов, делают процесс восприятия учебной информации эмоционально насыщенным. Применение в учебном процессе фото- и видеоаппаратуры позволяет фиксировать процесс и результаты проведения лабораторных и практических работ, полевых исследований, тем самым, вовлекая учащихся в исследовательскую биологическую деятельность.

Мы используем цифровые фотоаппараты, так как они не требуют дополнительных затрат и позволяют сразу после съемки демонстрировать отснятый фотоматериал. Простота в использовании (навел на объект и нажал кнопку), доступность и распространенность делает их удобным средством организации познавательной деятельности учащихся при изучении биологии. В качестве средства обучения цифровые фотоаппараты мы используем на уроках биологии, элективных курсах и кружках для фиксации хода и результатов лабораторных работ, а также для организации самостоятельной работы учащихся вне  школы, например при организации наблюдений за сезонными изменениями в живой природе.

В зависимости от цели учебная фотосъемка бывает:

а) неорганизованной, ситуативной, когда учащийся случайно, без предварительной подготовки снимает интересный биологический объект;

б) специально подготовленной, организованной, при которой учащийся заранее  готовится к фотосессии, ведет поиск вполне определенного биологического объекта, подбирает необходимый для точной передачи особенностей объекта ракурс. Специально подготовленная учебная фотосъемка – это часть исследовательского проекта, содержанием которого является практическое изучение биообъекта или явления.

Видеоаппаратура позволяет учителю и учащимся создавать оригинальный видеоматериал, запечатлевая, документируя увиденные воочию биологические явления, фиксируя, снимая динамику, передвижение биологических объектов, максимально насытить учебный процесс информацией, обеспечивает сильное эмоциональное воздействие на учащихся, затрагивающее не только их сознание, но и чувства, что особенно важно при знакомстве с объектами и явлениями живой природы. Цифровые проигрыватели позволяют нам по ходу демонстрации видеоматериала устанавливать замедленный или ускоренный просмотр определенных фрагментов, останавливать просмотр на определенном изображении, отключать звук и увеличивать изображение.

• презентации на уроках биологии - программные средства информационных технологий, применяемые в сочетании с компьютером и проектором. Презентации пользуются у нас популярностью, выступая в качестве:

а) средства предъявления учащимся учебной текстовой, графической, видео

- и аудиоинформации на учебных занятиях (т. е. средства наглядности);

б) средства организации деятельности учащихся на занятиях в школьном кабинете и при выполнении домашнего задания;

в) средства  обучения биологии.

Прежде всего, презентация - это средство предъявления учебной информации в виде размещенного на слайдах текста, схем, рисунков, иллюстраций, видео-и аудиоматериала. Учитель выступает в роли интерпретатора представленной на слайдах учебной информации и организатора усвоения ее содержания, а презентация отражает содержание основных понятий темы, предъявляет учащимся фактический материал, раскрывающий теоретические положения. Зрительный ряд в форме презентации задает алгоритм учебной работы на занятии по биологии, помогая учителю придерживаться запланированных содержательных и временных рамок. В то же время зрительный ряд презентации, в отличие, например, от зрительного ряда видеофильма, не является жесткой конструкцией, которая не допускает изменений в последовательности представления учебного материала непосредственно в ходе урока. Учитель может, если в этом возникает необходимость, в ходе учебного занятия изменить последовательность демонстрации слайдов, поменяв их местами, пропустить любой слайд или изменить содержание комментариев к представленному изображению. Эта особенность принципиально отличает ее от других программно-педагогических продуктов.