Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Информационная культура как компонент биологического образования: аналитический обзор 12
1.1. Развитие содержания понятия "информационная культура" 15
1.2. Применение информационных технологий на уроках биологии: некоторые тенденции20
1.3. Пути формирования информационной культуры будущих учителей: контекст-анализ педагогической литературы
Глава II Формы и методы совершенствования преподавания биологии в средней школе
на базе информационных технологий 48
2.1. Программно-методические комплексы (на базе ПМК "Классификаторы") на уроках ботаники в 6-7-х классах как важнейший педагогический фактор, способствующий
усвоению принципов классификации и систематизации биологических объектов 50
2.2. Компьютерная визуализация учебной информации на уроках зоологии в 7-8-х классах
(на базе ПМК "Конструктор сказок") как средство повышения наглядности 63
2.3. Организация тренажа в процессе усвоения учебного материала по анатомии растений в 6-7-х классах и анатомии человека в 9-ом классе (на базе ПМК "Magic Talk") 69
2.4. Проблемы использования мультимедиа технологий в процессе обучения биологии 88
Глава III. Дидактические условия и методическая система формирования информационной культуры будущих учителей биологии 105
3.1. Предпосылки формирования информационной культуры студентов-биологов в педагогических вузах 105
3.2. Преподавание курса "Информатика и новые информационные технологии в образовании" на биолого-химических факультетах педагогических вузов 110
3.3. Спецкурс "Компьютер на уроках биологии: использование открытых программно-методических комплексов" (учебный план, программа, методика проведения) 119
Глава IV. Информатика и информационные технологии в практике биологического образования: ход и результаты педагогического эксперимента 130
4.1. Разработка технологий применения НИТ на уроках биологии в общеобразовательной школе: I этап педагогического эксперимента 130
4.2. Построение методических систем формирования информационной культуры
студентов-биологов: описание и анализ результатов II этапа педагогического эксперимента 134
Заключение 150
Список литературы 152
Приложения
- Развитие содержания понятия "информационная культура"
- Программно-методические комплексы (на базе ПМК "Классификаторы") на уроках ботаники в 6-7-х классах как важнейший педагогический фактор, способствующий
- Преподавание курса "Информатика и новые информационные технологии в образовании" на биолого-химических факультетах педагогических вузов
- Разработка технологий применения НИТ на уроках биологии в общеобразовательной школе: I этап педагогического эксперимента
Введение к работе
На современном этапе развития образования перед школой стоит важнейшая задача по подготовке подрастающего поколения к жизни в информационном обществе, по формированию информационной культуры каждого его члена. В результате процесса информатизации образования каждый учитель и учащийся должен получить доступ к неограниченному объему информации, возможность ее аналитической обработки, что обеспечит значительное усиление интеллектуальных возможностей участников педагогического процесса, оптимизирует управление развитием образовательных систем.
Широкие исследования в области информатизации образования (И.Н. Антипов, Я.А. Ваграменко, А.А. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, И.В. Роберт, В.В. Рубцов, А.Ю. Уваров, В.Ф. Шолохович и др.), а также опыт использования применения средств информационных технологий в средней и высшей школе показывают что процесс управления познавательными операциями, содержание вузовских дисциплин, методы, средства, формы обучения и контроль за его результатами осуществляются в новых дидактическихусловиях и приобретают новые структуры, функции, исполнение, трудоемкость, психолого-педагогические характеристики.
Таким образом, успешное решение задачи информатизации образования напрямую обуславливается таким важнейшим фактором как уровень информационной культуры педагогических кадров. Сегодня информационная культура учителя становится важнейшей составной частью его общей педагогической культуры.
Проблема подготовки будущего учителя постоянно привлекала внимание как ученых, так и практических работников сферы образования. За последние годы построению общей теории педагогического образования во многом содействовали работы СИ. Архангельского, Н.В. Александрова, Б.С. Гершунского, Н.В. Кузьмина, В.А. Сластени-на, Н.Ф. Талызиной и др.
Значительный вклад в развитие теории и методики обучения информатике в школе и в системе высшего педагогического образования внесли С.А. Бешенков, А.1\ Гейн, СТ. Григорьев, С.А. Жданов, А.А. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, Ю.С. Брановский, М.П. Лапчик, А,С. Лес-невский, Т.В. Добудько, В.И. Пугач, И.А. Румянцев, В.Ф. Шолохо-вич, Е.К. Хеннер и др.
В то же время анализ практики подготовки будущих учителей нефизико-математических специальностей (и, в частности, будущих учителей биологии) показал, что формирование информационной культуры педагога-предметника все еще не приобрело статус одной из целей высшего профессионально-педагогического образования. Соответственно, не выявлены дидактические условия оптимального формирования информационной культуры студентов, не в полной мере определены содержание, формы и методы изучения информатики и информационных технологий.
Таким образом, в педагогической практике сложилось определенное противоречие между необходимостью целенаправленного формирования информационной культуры будущих учителей биологии и отсутствием научно обоснованных методических систем их подготовки.
Разрешение указанного противоречия определяет актуальность исследования, посвященного научной проблеме выявления дидактических условий оптимизации процесса формирования информационной культуры будущих учителей.
Возможные подходы к решению этой проблемы раскрываются в нашем диссертационном исследовании на примере подготовки студентов-биологов в педагогическом университете.
Объект исследования. В качестве объекта диссертационного исследования выступал процесс формирования информационной культуры будущего учителя.
Предмет исследования - методическая система формирования информационной культуры будущего учителя биологии.
Цель исследования - выявление дидактических условий формирования информационной культуры будущих учителей и практическая реализация методических систем изучения информатики и информационных технологий на билого-химических факультетах педагогических университетов.
Гипотеза исследования заключалась в таких положениях:
Применение информационных технологий на уроках биологии в средней школе не только облегчает усвоение традиционного биологического материала, но и предоставляет новые возможности в развитии общепознавательных способностей учащихся.
Формирование информационной культуры будущих учителей биологии на должном уровне невозможно без учета специфики биологии как науки и школьной учебной дисциплины; тесной взаимосвязи между содержанием и средствами обучения.
Для достижения поставленной цели и подтверждения сформулированной гипотезы возникла необходимость решения следующих задач:
1) выявить тенденции применения средств новых информационных технологий на уроках биологии в средней школе; обосновать содержание понятия "информационная культура учителя"; разработать и апробировать методическую систему проведения уроков биологии на основе интеграции традиционных методик с применением средств новых информационных технологий (в частности, с использованием программных средств учебного назначения, созданных на базе открытых программно-методических комплексов); экспериментальным путем проверить систему формирования информационной культуры будущего учителя в процессе его общекультурной подготовки.
На защиту выносятся следующие положения:
Использование предложенных нами для проведения уроков биологии в общеобразовательной школе методов применения программных средств учебного назначения, созданных на основе открытых программно-методических комплексов, способно не только повысить эффективность усвоения традиционного материала (за счет усиления мотивации и т.п.), но и успешно развивать общепознавательные способности учащихся.
Разработанная нами методическая система формирования информационной культуры будущего учителя биологии в полной мере учитывает такие дидактические условия формирования информационной культуры студентов, как: тесная взаимосвязь содержания обучения со средствами обучения; необходимость ориентирования преподавания курсов общекультурного блока на будущую профессиональную деятельность студентов.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
1. Выявлена эффективность использования программных средств учебного назначения, созданных на основе открытых программно- методических комплексов, для преподавания биологии.
Разработаны методические системы формирования информационной культуры будущего учителя на биологических факультетах педагогических вузов.
Выявлены дидактические условия формирования информационной культуры будущего учителя: тесная взаимосвязь содержания обучения со средствами обучения; необходимость ориентирования преподавания курсов общекультурного блока на будущую профессиональную деятельность.
Теоретическая значимость. Результаты исследования позволят осуществить более широкий подход к решению проблем информатизации образования. Выявленные дидактические условия формирования информационной культуры будущих учителей составят основу более широких теоретических представлений о профессиональной подготовке учителей и расширят представление о содержании образования в педагогическом вузе. Результаты исследования позволят на теоретической основе осуществлять формирование информационной культуры будущих учителей различных специальностей.
Практическая значимость исследования. Учет выявленных дидактических условий формирования информационной культуры будущих учителей позволит повысить уровень профессиональной подготовки педагога. Разработанная методическая система формирования информационной культуры будущих учителей биологии может быть использована в процессе преподавания курсов "Математика и информа- тика", "Педагогические теории, системы, технологии", а также специальных курсов (в частности, "Компьютер на уроках биологии: использование открытых программно-методических комплексов"), читаемых студентам биологических факультетов педагогических вузов.
Определяя методологию исследования, мы исходили из специфики поставленных задач, опираясь на работы Б.С. Гершунского, Ю. К. Бабанского, В. В. Краевского и др.
Методологической основой исследования являются отечественные и зарубежные теории, концепции, раскрывающие проблемы педагогической подготовки специалистов, современные педагогические и психологические теории информатизации образования.
Базой исследования являются: - опыт подготовки учителей в области информатики и ин формационных технологий в Московском, Омском, Самарском педаго гических университетах; опыт профессиональной деятельности преподавателей Московского, Омского и Самарского педагогических университетах; опыт работы автора преподавателем кафедры информатики и вычислительной техники Самарского педагогического университета; опыт преподавания биологии на основе применения средств информационных технологий учителями школ Ленинградской, Московской и Самарской областей.
Организация и этапы исследования. Работа выполнялась на базе средней школы N 6 им. М.В. Ломоносова г. Самара и кафедры информатики и вычислительной техники Самарского государственного педагогического университета.
Исследование проводилось в несколько этапов: этап (1994 г.). Изучение педагогической действительности, конкретного опыта профессионально-педагогической деятельности преподавателей вузов и построения методических систем подготовки учителей в области информатики и информационных технологий обусловило выбор и теоретическое осмысление проблемы исследования; проведенный анализ научной литературы, исследований послужил базой для обоснования темы исследования, его цели и предмета, для определения гипотезы, задач, методологии и методов исследования и разработки его программы. этап (1995-1997 гг.). В ходе экспериментальной работы, сочетавшейся с анализом и осмыслением опыта компьютерной подготовки будущих учителей, проверялась и уточнялась гипотеза исследования, конкретизировались дидактические условия, обеспечивающие совершенствование процесса формирования информационной культуры будущих учителей, анализировались и систематизировались полученные данные, корректировались содержание и методы информационной подготовки студентов педвуза. этап (1997 г.). Теоретическое осмысление эмпирических данных, их анализ послужили основой для определения дидактических условий формирования информационной культуры и выводов исследования.
Методы исследования. Для решения поставленных задач и проверки исходных положений был использован комплекс взаимодополняющих методов исследования, адекватных его предмету: методы теоретического анализа, анализ педагогической и психологической литературы; наблюдения; экспериментальные методы (констатирующий и формирующий варианты эксперимента); изуче- ниє и обобщение опыта работы педагогических вузов; изучение и анализ результатов деятельности преподавателей.
Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивается опорой на результаты психолого-педагогических и методических исследований; согласованностью с идеями и результатами ведущих педагогов, методистов и дидактов; соотносимостью сформулированных положений с дидактикой высшей школы; широким набором методов исследования; результатами применения разработанной нами дидактической системы в педагогическом эксперименте и практике школьного и вузовского обучения и ее положительной оценкой.
Апробация исследования осуществлялась: посредством докладов на кафедре информатики и вычислительной техники Самарского государственного педагогического университета (1995-1997 г.), на Пятой Российской научно-методической конференции (ПИИРС, Самара, 1996 г.), на I и II Всероссийских научно-практических конференциях (СИПКРО, Самара, 1996 г.), в рамках сотрудничества со школами г. Самара.
Развитие содержания понятия "информационная культура"
Политические и социально-экономические изменения, произошедшие в России в последние годы, поставили задачу приобщения к современным информационным технологиям значительной части общества.
Так, по мнению А.А.Кузнецова [92] "информатика в настоящее время - одна из фундаментальных отраслей научного знания, формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации, стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека, связанная с использованием ин-формационых технологий".
Общеобразовательная область информатики включает системно-информационную картину мира, общие информационные закономерности строения и функционирования самоуправляемых систем (биологические системы, общество, автоматизированные технические системы). Специфической особенностью этих систем является их свойство целесообразного функционирования, которое определяется наличием в них органов, управляющих их поведением на основе получения, преобразования и целенаправленного использования информации [92].
Роль и значение информатики и новых информационных технологий в образовании рассматривалась многими авторами. В частности, академиком А.П.Ершовым [155] были описаны следующие пути применения новых информационных технологий (НИТ) в образовании: учебное - использование компьютеров как средства обучения на материале конкретного учебного предмета; орудийное - компьютерная поддержка универсальных видов деятельности (письма, рисования, вычислений, поиска информации, коммуникации);
профессиональное и профориентационное применение компьютеров для углубленного изучения информатики и профессиональной ориентации в разного рода профессиях;
дефектологическое - компьютерная поддержка обучения детей с недостатками развития;
досуговое - все виды использования компьютера, связанные с личными интересами, увлечениями и развлечениями, ведением личного архива и т.д.;
учительское - применение компьютеров в деятельности учителя, включая организацию, поддержку и контроль учебного процесса, а также различные виды организационно-методической деятельности;
организационное - использование компьютера для управления школой и другими учебными заведениями, для обеспечения работы региональных, республиканских и т.п. учреждений народного образования;
педвузовское - все виды применения НИТ в педагогическом институте, ориентированное на подготовку учителя, способного работать в условиях использования НИТ в учебном процессе общеобразовательной школы.
И.В.Роберт в [138] выделяла следующие педагогические цели использования НИТ в образовании: развитие личности обучаемого, подготовка его к комфортной жизни в условиях информационного общества; реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества; интенсификация всех уровней учебно-воспитательного процесса.
class2 Формы и методы совершенствования преподавания биологии в средней школе
на базе информационных технологий class2
Программно-методические комплексы (на базе ПМК "Классификаторы") на уроках ботаники в 6-7-х классах как важнейший педагогический фактор, способствующий усвоению принципов классификации и систематизации биологических объектов
Как отмечалось выше, биология является учебной дисциплиной, в преподавании которой могут с успехом использоваться педагогические программные средства с биологическим содержанием. В настоящее время создан ряд программ по этому предмету, предназначенных для использования в учебном процессе общеобразовательной школы. Однако, необходимо отметить, что многие педагогические программные средства для обучения создаются без учета своеобразия и особенностей биологии как науки и учебной дисциплины, не обеспечивают повышение уровня мотивации обучения и поддержания высокой степени работоспособности обучаемого.
Один из самых распространенных недостатков компьютерных программ по биологии - это нецелесообразность преподнесения выбранной учебной информации в виде программного средства. Многие из них представляют собой не что иное, как компьютерную копию школьного учебника с его текстами и рисунками.
Некоторые авторы компьютерных курсов настолько увлекаются "компьютеризированием" биологии, что создают простейшие (примитивные?) программы для каждого урока. Многие программные средства, разработанные для уже устаревпіего компьютерного оборудования, не отвечают гигиеническим требованием: цветовой гамме, разборчивости и четкости изображения, расположению изображения текстовой, знаковой и графической информации на экране, а также допустимому времени работы учащегося с программой. К созданию этих продуктов не привлекаются учителя биологии, что и определяет низкое качество ППС по биологии. От момента создания ППС до его внедрения проходит длительное время, при этом разрабатываемые разрозненными коллективами программные продукты требуют больших материальных затрат на их создание и внедрение.
Не отрицая возможности создания сложных и высокоэффективных компьютеризированных курсов по биологии, считаем необходимым отметить, что многие из перечисленных выше проблем можно решить с помощью открытых программно-методических комплексов (ПМК). Примерами таких ПМК являются "Конструктор сказок", "Классификаторы", "Magic Talk" (Ю.А. Первин, А.А.Дуванов, А.А.Русс и др., "Роботландия", г. Переславль-Залвеский).
Для учителя такой ПМК - прекрасное инструментальное средство проектирования различных форм предъявления учебной информации для предметных уроков, в том числе и биологии.
Открытые программно-методические комплексы позволяют учителю создавать к ним пакеты программ по группам тем и даже целым курсам биологии. Создаваемые самим педагогом программы не требуют больших затрат и, в то же время, позволяют ему реализовать свои методические идеи. При этом преимущество программ, созданных при помощи ПМК, в том, что они в любое время могут быть легко скорректированы, т.е. дополнены, изменены или полностью переделаны в соответствии с результатами их использования.
Вышеназванные ПМК включают в себя текстовый, графический, музыкальный редакторы, а также специальные программы, позволяющие проектировать ППС к любым урокам биологии. Биологическое наполнение таких комплексов позволяет применять их на уроках биологии в 6-9 классах средней школы.
. Предпосылки формирования информационной культуры студентов-биологов в педагогических вузах
Информатизация системы высшей школы является одним из ключевых условий, определяющих последующее успешное развитие экономики, науки и культуры. Знания и навыки, приобретаемые при обучении будущими специалистами, в дальнейшем во многом определяют пути развития общества.
В сложном комплексе первоочередных проблем компьютеризации и информатизации высшей школы и образования в целом одной из ключевых задач выступает подготовка педагога к его профессиональной деятельности в условиях внедрения новых информационных технологий в образование.
В то же время анализ педагогической литературы, отражающей вопросы формирования информационной культуры учителей-предметников, подтверждает выводы Брановского Ю.С. [26], о том, что:
действующие учебные планы и программы в педагогических вузах, несмотря на их кажущееся постоянное обновление, в значительной степени отражают экстенсивный подход к формированию содержания такого компонента профессионального образования будущего учителя, как информационная культура, не учитывая, в сущности, этапов общекультурного и, главное, профессионального развития личности учителя;
эти планы сориентированы в основном на предметно-разобщенную подготовку, не стимулируя студентов к самообразованию;
и это несмотря на то, что в педагогических вузах сосредоточено большое количество наиболее прогрессивных и восприимчивых к новому научно-технических кадров, что по идее должно существенно облегчать внедрение новых информационных технологий и эффективных образовательных систем.
Сегодня ясно, что информационная культура будущего учителя (в том числе и учителя биологии) становится профессионально важным качеством, составной частью его общей педагогической культуры.
" На наш взгляд, студенты-биологи в процессе обучения должны приобрести следующий комплекс знаний, умений и навыков по использованию средств НИТ в своей профессиональной деятельности. Будущий учитель биологии должен:
овладеть базовыми знаниями в области информатики, иметь представление об информации, способах ее обработки, хранения, передачи; об основных информационных процессах в системах различной природы; знать способы представления информации в ЭВМ, понимать принцип двоичного кодирования;
иметь представление об устройстве компьютера, уметь выбирать и загружать программное обеспечение в оперативную память, записывать информацию на магнитный носитель, ориентироваться в различных операционных системах;
знать основную терминологию, относящуюся к использованию информационных технологий в обучении, ориентироваться в вопросах компьютерной дидактики, методики проведения уроков биологии с использованием педагогических программных средств различного назначения; синтеза информационных сред обучения (мультимедиа), обучающих систем по биологии на основе мультимедиа технологий как инструмента создания новой модели обучения и учения, основанной на продвижении учащегося к построению структур знания; методики применения компьютерных учебников, энциклопедий и компьютеризированных курсов по биологии;
Разработка технологий применения НИТ на уроках биологии в общеобразовательной школе: I этап педагогического эксперимента
Как уже отмечалось, появление новых информационных технологий привело к постановке вопроса о смене традиционных парадигм в образовании, или, иными словами, о возможности пересмотра ставших традиционными методических систем преподавания тех или иных школьных дисциплин (в том числе и биологии).
Целесообразность использования средств новых информационных технологий для обучения биологии в средней школе подчеркивается многими авторами, отмечающими положительные стороны этого процесса, но до сегодняшнего времени отсутствует целостная методическая концепция преподавания школьной биологии на основе НИТ, противоречивы подходы к разработке педагогических программных средств биологического содержания.
Именно поэтому, прежде чем разрабатывать проблемы компьютерной подготовки учителей биологии, нами была предпринята попытка на практике ответить на вопрос: "Каковы наиболее эффективные пути внедрения НИТ на уроках биологии в средней школе?".
Ответам на этот вопрос полностью посвящена глава 2, а в этой 3-ей попытаемся отразить ход нашего исследования.
Изначально мы проанализировали научную, методическую, психолого-педагогическую литературу, в которой отражены вышеназванные вопросы (1994 г.).
На основе этого анализа были сделаны выводы о том, что процесс разработки и применения компьютерных программ для обучения биологии в общеобразовательной школе, начавшийся в 1988 году, носил бессистемный характер.
В проектировавшихся программно-педагогических средствах зачастую игнорировались основные дидактические принципы обучения. Применение таких ППС не только не эффективно, но и наносит вред учебному процессу.
В связи с этим была сформулирована гипотеза о том, что грамотное применение (на основе дидактических принципов) педагогических программных средств, созданных с учетом требований, предъявляемых к качеству ППС, должно повысить эффективность урока, активизировать познавательный интерес учащихся к обучению, развивать их способность самостоятельно находить учебную информацию, а также будет обеспечивать рациональную организацию процесса обучения биологии на уроке.
При отсутствии достаточного финансирования образования единственный выход из этой ситуации нам видится в широком применении программных средств учебного назначения, создаваемых на базе открытых программно-методических комплексов.
И в 1994-1995 учебном году нами были разработаны пакеты программ с биологическим наполнением на основе таких открытых программно-методических комплексов, как "Классификаторы", "Конструктор сказок" и "Magik Talk" (см. главу 2 и приложения 1-5).
Апробация данных программных средств проводилась в течение двух лет на базе средней школы N 6 им. М.В. Ломоносова г. Самара в 6-9-х классах.
В ходе апробации были разработаны методические рекомендации проведения уроков биологии на основе использования упомянутых ППС (методические рекомендации приведены в главе 2).
В двух классах из параллели (соответственно в б, 7 и 9 классах) велось экспериментальное преподавание, а в остальных - на основе традиционных методик преподавания биологии.
Всего проведено 50 экспериментальных и 42 контрольных урока. В эксперименте участвовало 383 ученика 6-9 классов.
При проведении экспериментальной работы мы старались добиться примерно равных условий, единых критериев оценки знаний для всех видов учебной деятельности учащихся.
Похожие диссертации на Дидактические условия формирования информационной культуры будущего учителя (На прим. подготовки студентов-биологов)
