Электронные учебные модули как средство повышения качества знаний учащихся при изучении раздела «животные»

Информатизация образования как результат стремительного развития информационно-коммуникационных технологий и компьютерных средств обучения является отличительной чертой современного этапа развития системы образования. На протяжении последнего десятилетия профессиональная деятельность современного учителя-предметника насыщалась новым содержанием благодаря активному и повсеместному внедрению в образовательный процесс информационно-коммуникационных технологий.

2010 год в России провозглашен Годом учителя, что подтверждает особую значимость школьного образования как определяющего дальнейшее развитие цивилизации. Национальная образовательная инициатива «Наша новая школа», утверждённая 04 февраля 2010 г. определила основные направления современного развития общего образования: «модернизация и инновационное развитие — единственный путь, который позволит России стать конкурентным обществом в мире 21-го века, обеспечить достойную жизнь всем нашим гражданам». Ключевыми механизмами реализации инициативы должны стать как проектные, так и программные методы работы. Направления деятельности будут осуществляться в рамках приоритетного национального проекта «Образование», Федеральной целевой программы развития образования и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» [153].

Принятая инициатива является логическим продолжением общей стратегии модернизации системы образования.

В 2001 году Постановлением Правительства Российской Федерации № 630 была утверждена Федеральная целевая программа «Развитие единой образовательной информационной среды (2001;2005 годы)» (РЕОИС). В этом документе были заложены принципы построения единого образовательного пространства на всей территории страны на основе формирования информационно-технологической инфраструктуры системы образования. 4.

Преемницей РЕОИС стала «Федеральная целевая программа развития образования на 2006;2010 годы» (ФЦПРО), утверждённая Постановлением Правительства Российской Федерации № 803 от 23 декабря 2005 года. Ее основной стратегической целью являлось обеспечение условий для удовлетворения потребностей граждан, общества и рынка труда в качественном образовании. В наше время достижение этой цели невозможно без широкого внедрения информационных технологий в сферу образования.

Основные направления реализация программы:

• создание электронных образовательных ресурсов нового поколения и применение новых технологий в образовании,.

• подготовка кадров для информационного сообщества,.

• компьютеризация и коммуникационное обеспечение, о развитие информационных систем управления образованием.

Наиболее масштабным и одним из самых значимых проектов «Федеральной целевой программы развития образования на 2006;2010 годы» стал проект «Информатизация системы образования» (ИСО), в рамках которого проводилась работа по подключению российских образовательных учреждений к сети интернет. Благодаря его реализации, российская система образования сделала шаг вперед по направлению к достижению равных образовательных возможностей для всех российских школьников.

В ходе реализации ФЦПРО в 2006 году был создан Федеральный центр информационных образовательных ресурсов (ФЦИОР), который стал координатором процесса разработки электронных образовательных ресурсов (ЭОР) нового поколения. Также были разработаны единые технические требования к создаваемым ЭОР в соответствии с требованиями международных спецификаций, созданы инструменты для работы с ними, проработаны рекомендации в сфере авторских прав.

В результате с 2007 года хранилище ФЦИОР стало активно пополняться учебными и методическими материалами. К 2010 году для общеобразовательных школ насчитывалось 12 655 учебных модулей, в том числе по биологии — 1330. Адреса ФЦИОР в Интернет: http://fcior.edu.ru http://eor.edu.ru.

Доступ из школ и получение любых электронных учебных модулей (ЭУМ) из ФЦИОР по глобальной компьютерной сети бесплатны.

Благодаря внедрению ИКТ в образовательный процесс развиваются содержание и методы обучения, меняется роль педагога, который постепенно превращается из транслятора знаний в организатора деятельности обучаемых по приобретению новых знаний, умений и навыков. Существенным средством информатизации выступают образовательные информационные ресурсы, опубликованные в сети Интернет.

Современное изменение технологий и способов взаимодействия субъектов процесса обучения предполагает использование технологий обучения, ориентированных на самостоятельную деятельность школьников.

Международные и общероссийские исследования [1, 162] дают довольно низкую оценку российского естественнонаучного образования и информатизации учебного процесса. Обеспечивая учащихся значительным багажом предметных знаний, российская система обучения не способствует развитию у них умения выходить за пределы учебных ситуаций, в которых формируются эти знания. Федеральный образовательный стандарт нового поколения ставит глобальные цели биологического образования, направленные на социализацию обучаемых, приобщение к познавательной культуре как системе научных ценностей, накопленных обществом в сфере биологической науки, овладение ключевыми компетентностями: учебно-познавательными, информационными, ценностно-смысловыми, коммуникативными [98].

В условиях открытого информационного общества с учетом современных требований решение таких сложных задач возможно через реализацию содержания биологического образования на основе современных информационно-коммуникационных технологий.

В исследованиях О. И. Белякова, A.C. Лысенко, В. А. Смирнова, В. Н. Стародубцева, Е. А. Филиппова доказана высокая эффективность применения информационно-коммуникационных технологий при обучении биологии для развития исследовательских умений, контроля знаний учащихся, самостоятельной и домашней работы, обоснована научно-методическая система обучения биологии в информационном обществе [53, 69, 115, 121, 133].

Результаты нашего исследования позволяют сделать вывод о том, что в настоящее время сложились соответствующие технические возможности для применения ресурсов ФЦИОР в обучении биологии. Большинство школьников имеют домашний компьютер и используют его в учебных целях, причем многие — для поиска учебной информации в сети Интернет, что позволяет использовать ЭУМ для самостоятельной внеурочной деятельности по усвоению, закреплению и контролю биологических знаний. Однако подавляющее большинство учащихся и значительная часть учителей отметили, что не владеют информацией о наличии образовательных ресурсов ФЦИОР. Лишь 20,6% опрошенных учителей эпизодически применяют ЭУМ для обучения школьников биологии.

Причинами столь низкого уровня использования являются: ® неосведомленность педагогов о наличии данного ресурса, адреса его локализации в сети Интернетв неумение извлечь ресурс и необходимое программное обеспечение для применения их на урокахо отсутствие разработанных методик применения данного ресурса в практике школьного обучения биологии и, в частности, разделу «Животные».

Практически все учителя отметили положительное влияние применения компьютерных технологий на результат обучения, несмотря на то, что значительная часть из них не имеет возможности использовать компьютер на уроке в силу недостаточной технической оснащенности школ или низкой информационной компетентности. Мы считаем, что наличие домашних компьютеров у подавляющего большинства учащихся открывает широкие возможности по использованию ресурсов ФЦИОР в самостоятельной деятельности школьников при обучении разделу «Животные».

Данные проведенного нами исследования подтверждают новизну и неразработанность данного направления в системе школьного биологического образования.

Высокий интерес со стороны руководителей городских и районных методических служб, учителей биологии подтверждает их высокую заинтересованность и готовность внедрять ЭОР нового поколения в образовательный процесс, но, в то же время, и низкую осведомлённость о возможностях современных образовательных технологий, о наличии важного и доступного образовательного контента сети Интернет. Всё вышеизложенное иллюстрирует актуальность проводимого исследования и его научную новизну.

Очевидно противоречие между возможностями общеобразовательной школы, готовностью педагогических кадров повышать эффективность обучения биологии за счет применения новых информационных технологий и невозможностью их реализации в школьной практике, связанное с отсутствием разработанных методик и слабой информированностью учителей о наличии важных образовательных ресурсов ФЦИОР.

Выявленное противоречие определяет актуальность проблемы и выбор темы исследования: «Электронные учебные модули как средство повышения качества знаний учащихся при изучении раздела «Животные».

Проблема исследования заключается в обосновании эффективности применения ЭУМ как средства повышения качества знаний учащихся при изучении раздела «Животные» и необходимости методического обеспечения образовательного процесса на основе применения электронных образовательных ресурсов нового поколения.

Цель диссертационного исследования: выявить влияние применения электронных учебных модулей на качество усвоения учащимися биологических знаний (на примере раздела «Животные»).

Объект исследования: электронные учебные модули как средство обучения биологии.

Предмет исследования: методы, приемы и условия применения электронных учебных модулей при обучении разделу «Животные».

Анализ теоретических исследований, педагогического опыта внедрения ИКТ в процесс обучения на предварительном этапе позволил выдвинуть следующую гипотезу, электронные учебные модули могут служить средством повышения качества усвоения знаний учащихся, если будут:

— определены структура, состав и функциональное назначение ЭУМ как средства обучения биологии;

— обоснованы принципы применения ЭУМ в процессе обучения разделу «Животные»;

— выявлены условия организации учебной деятельности с ЭУМ учащихся и учителя;

— разработана методика применения ЭУМ в разделе «Животные».

Для достижения поставленной цели и в соответствии с выдвинутой гипотезой определены следующие задачи исследования:

1. Выявить современное состояние проблемы применения компьютерных средств обучения в практике школьного биологического образования;

2. Обосновать применение ЭУМ для обучения зоологии с целью повышения качества обучения и выявить условия организации деятельности учащихся и учителя в процессе работы с ЭУМ;

3. Определить и дать обоснование принципам применения ЭУМ;

4. Разработать теоретическую модель методики применения ЭУМ при обучении разделу «Животные»;

5. Разработать методику применения ЭУМ в разделе «Животные» и проверить её влияние на качество усвоения знаний учащимися.

Теоретическую и методологическую основу исследования составили: философская теория познания (Б.Г. Ананьев, И. Н. Андреева, Б.Е.

Гершунский [4, 6, 38]) — ® личностно-деятельностный подход (JI.C. Выготский, Д. Дьюи, А. Н. Леонтьев, C.JI. Рубинштейн [35, 44, 65, 106]);

• теории и методологии содержания и процесса обучения биологии (С.В. Алексеев, Н. Д. Андреева, П. И. Боровицкий, Н. М. Верзилин, И. Д. Зверев, Б. Д. Комиссаров, В. М. Корсунская, Г. М. Муртазин, А. Н. Мягкова, А. И. Никишов, В. В. Пасечник, И. Н. Пономарева, Б. Е. Райков, H.A. Рыков, В. П. Соломин, Д. И. Трайтак [3, 7, 22, 28, 48, 60, 63, 75, 76, 78, 87, 95, 103, 107, 126] и других авторов);

• теория автоматизации и компьютеризации учебного процесса (А.И. Берг, A.A. Вербицкий, Р. Вильяме, Б. Е Гершунский, В. М. Зеленин, В. А. Извозчиков, К. К. Колин, Е. И. Машбиц, А. Г. Молибог, A.B. Осин, Е. С. Полат, И. В. Роберт, С. А. Смирнов, А. Н. Тихонов [15, 23, 24, 26, 30, 37, 50, 52, 59, 72, 74, 77, 81, 85, 88, 105] и других авторов);

• теория информатизации биологического образования (О.И. Беляков, A. JL Карасик, A.C. Лысенко, В. В. Пасечник, В. П. Соломин, В. А. Смирнов, В. И. Стародубцев, Е. А. Филиппов [53, 56, 69, 87, 99, 115, 117, 120, 121, 133]) — теория и методология применения электронных образовательных ресурсов нового поколения в учебном процессе (Г.А. Бордовский, В. Е. Брагин, Е. З. Власова, H.H. Гомулина, И. Б. Готская, С. П. Ильина, Д. И. Мамонтов, И. О. Морозов, A.B. Осин, О. В. Попова, И. А. Смольникова, В. И. Снегурова [23, 24, 54, 77, 141]).

• подходы к определеншо качества знаний учащихся (В.П. Беспалько, Б. С. Блум, Е. Д. Божович, Т. М. Давыденко, Л. Я. Зорина, В.М.

Корсунская, В. В. Краевский, И. Я. Лернер, В. М. Полонский, В. П. Симонов, М. Н. Скаткин, В. И. Стародубцев, Н. Ф. Талызина, A.B. Усова, Т. И. Шамова, И. Е. Якиманская [18, 19, 40, 51, 57, 63, 66, 92, 112, 122, 129, 140, 143, 144]).

В соответствии с задачами исследования на различных его этапах применялись следующие методы исследования:

— теоретические: анализ, синтез и обобщение методологической, психолого-педагогической, методической и технической литературы по проблеме исследованияанализ нормативных и программно-методических документов об общем и биологическом образованиимоделирование и проектирование системы применения электронных учебных модулей при обучении разделу «Животные»;

— эмпирические: педагогическое наблюдение, беседа, интервьюирование и анкетирование учителей и учащихся, изучение школьной документации, письменные срезовые работы, пооперационный анализ ответовпедагогический эксперимент;

— математические: статистическая обработка данных эксперимента, графические и табличные интерпретации данных.

Исследование проводилось в 2007 — 2010 годах и включало три этапа: На первом этапе (2007 — 2008 гг.) был осуществлён сбор материала по проблеме применения компьютерных технологий в обучении биологии в средней школе и возможности использования электронных учебных модулей при обучении разделу «Животные». Был проведен анализ методической, психолого-педагогической и специальной литературы по данной проблеме. Определено состояние исследуемой проблемы в практике школьного биологического образования. Проведен констатирующий эксперимент, разработана программа исследования, определены цель, объект, предмет и задачи исследования.

На втором этапе (2008 — 2009 гг.) были определены теоретические основы: принципы и условия применения ЭУМ, модель методики применения ЭУМ, разработана система уроков на основе применения электронных учебных модулей и методические рекомендации по включению ЭУМ в процесс обучения разделу «Животные», которые были апробированы в школах № 371, 483, 524 Санкт-Петербурга. По результатам эксперимента была создана методика применения электронных учебных модулей в обучении разделу «Животные».

На третьем этапе (2009 — 2010 гг.) была проведена экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы исследования в школах № 80, 173, 483, 524 Санкт-Петербурга, дана оценка влияния разработанной методики на качество знаний учащихся, осуществлены анализ и интерпретация результатов экспериментального исследования, сформулированы выводы.

Научная новизна исследования обусловлена тем, что определены возможности применения ЭУМ в школьном биологическом образованииразработаны структура, состав и функции ЭУМ, предназначенных для обучения биологиивыявлены условия организации деятельности учащихся и учителя с ЭУМ в процессе обучения биологии.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что обоснованы принципы разработки и применения ЭУМ: научности, доступности, наглядности, систематичности и последовательности применения ЭУМ, сознательности и активности учащихся. Предложены специальные принципы применения ЭУМ при обучении биологии: трехкомпонентности ЭУМ, вариативности, самостоятельности деятельности учащихся. Разработана теоретическая модель методики применения ЭУМ, направленная на повышение качества усвоения биологических знаний. Рассмотрены проблемные аспекты применения ЭУМ в школьном обучении.

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработаны электронные учебные модули по биологиивыявлены методы, приёмы и условия применения ЭУМ в школьном биологическом образованииразработано и внедрено в практику содержание уроков раздела «Животные» на основе ЭУМпредложена методика применения электронных учебных модулей при изучении раздела «Животные», даны рекомендации по её использованию.

Рекомендации по использованию научных результатов.

Разработанные электронные учебные модули и методика их применения могут найти массовое применение в практике школьного биологического образования, в системе дополнительного образования школьников, при подготовке студентов биологических специальностей педагогических вузов, в системе повышения квалификации учителей.

Достоверность результатов исследования обеспечена применением методов исследования, адекватных поставленной цели, задачам, объекту и предмету исследованияиспользованием объективных показателей результативности обучениясочетанием количественных и качественных методов анализаположительными результатами внедрения разработанных автором методических материалов в школьную практику. Эффективность экспериментальной методики подтверждена результатами статистической обработки полученных данных.

Апробация и внедрение результатов исследования проводилось в процессе обучения разделу «Животные» на основе применения электронных учебных модулей в школах № 80, 173, 371, 483, 524 Санкт-Петербурга. Основные положения и результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедры методики обучения биологии и экологии РГПУ им. А. И. Герценасделаны доклады на семинарах и конференциях:

— XII Российско-Американской научно-практической конференции по актуальным вопросам современного университетского образования (Санкт-Петербург, 2009), XIX Ежегодной международной конференции-выставке «Информационные технологии в образовании» («ИТО-2009») Москва, МИФИ, 2009), IX Всероссийском методологическом семинаре «Методология и теория биологического и экологического образования в вузе и школе» (Санкт-Петербург, 2009);

— семинарах для директоров школ, руководителей предметных методических служб районов, учителей биологии на базе Академии постдипломного педагогического образования, научно-методических центров Московского и Петроградского районов, центра образования № 173 Петроградского района Санкт-Петербурга (2008 — 2010).

На защиту выносятся следующие положения:

1. ЭУМ как средство обучения биологии представляют собой мультимедийный трехкомпонентный образовательный ресурс (модули информационного, практического и контрольного типов), обладают инновационными характеристиками, соответствуют современным требованиям к электронным средствам обучения, обеспечивают процесс получения, закрепления и контроля усвоения знаний.

2. Принципами разработки и применения ЭУМ для обучения биологии являются дидактические принципы научности, доступности, наглядности, систематичности и последовательности применения, сознательности и активности учащихся. Специальными принципами применения ЭУМтрехкомпонентности ЭУМ, вариативности, самостоятельности деятельности учащихся (на примере раздела «Животные»).

3. Модель методики применения электронных учебных модулей, включает целевой, проектировочный, мотивационный, содержательный, процессуальный и результативный компоненты.

4. Электронные учебные модули представляют собой средство усвоения, систематизации и обобщения знаний учащихся при изучении раздела «Животные».

5. Методика применения ЭУМ в разделе «Животные» направлена на функцию повышения качества знаний учащихся.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, библиографии и 7 приложений. В работе 133.

Выводы по главе 3.

1. Результаты применения электронных учебных модулей при обучении разделу «Животные» свидетельствуют о том, что разработанная методика влияет на качество и прочность усвоения учащимися зоологических знаний, вызывает повышение познавательного интереса учащихся к.

119 изучению зоологии. В экспериментальных классах достигнут более высокий уровень усвоения учащимися зоологических знаний по сравнению с контрольными, произошло перераспределение учащихся в сторону повышения уровня усвоения знаний. Средняя эффективность предложенной методики для второго и третьего уровней усвоения знаний составляет 5,7.

2. Наиболее эффективной предложенная методика оказалась для формирования у учащихся физиологических понятий, отражающих взаимосвязь строения организмов животных и выполняемых функций. Сформированность физиологических понятий учащихся экспериментальных классов оказалась на 32% выше. Это явилось следствием высокой степени усвоения морфологических и анатомических понятий, сформированность которых в экспериментальных классах в среднем на 27% превысила показатель контрольных классов. Наименьшее влияние применение ЭУМ оказало на формирование систематических понятий.

3. Согласно мнению учителей, в сотрудничестве с которыми проводилось экспериментальное обучение разделу «Животные», применение ЭУМ привело к проявлению инициативности и самостоятельности учащихся. Аргументированная дискуссия как форма организации учебной деятельности способствовала развитию творческого мышления учащихся, улучшению их речевой культуры, формированию коммуникативных навыков коллективного и группового взаимодействия. Систематическая деятельность учащихся с ЭУМ обеспечила сформированность учебных умений работы с электронными средствами обучения.

4. Достоверность результатов, полученных в ходе экспериментальной проверки эффективности разработанной методики, подтверждается статистическими данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

По результатам теоретического и экспериментального исследования обозначенной нами научной проблемы в соответствии с поставленными целями и задачами исследования можно сделать следующее заключение:

1. Модернизация и инновационное развитие системы образования в России является стратегическим направлением, определяющим дальнейшее развитие общества. Одним из условий модернизации образования является его информатизация, оснащение школ современными техническими средствами обучения — медиатекой, высокотехнологичным учебным оборудованием, широкополосным Интернетом, грамотными учебниками и интерактивными учебными пособиями. Приоритетные образовательные проекты и программы уже в настоящее время обеспечивают возможность эффективного применения новых информационных технологий в практике школьного образования.

2. В рамках приоритетного национального проекта «Образование» создана и продолжает пополняться коллекция электронных образовательных ресурсов нового поколения, размещённых в сети Интернет на сайте ФЦИОР. Однако, несмотря на открытость и доступность электронных учебных модулей, внедрения в процесс обучения биологии в массовом масштабе не происходит. Проблема заключается в недостаточном представлении возможностей ЭУМ для обучения биологии в методической литературе, неразработанности предметных методик применения ЭУМ в обучении и низком уровне информационной компетентности учителей биологии.

3. Электронные учебные модули как средство обучения биологии представляют собой мультимедийный трехкомпонентный образовательный ресурс (модули информационного, практического и контрольного типов), соответствуют современным требованиям, предъявляемым к компьютерным средствам обучения, обладают инновационными характеристиками, обеспечивают процесс получения, закрепления и контроля усвоения знании. Структура ЭУМ позволяет организовать процесс обучения разделу «Животные» на основе деятельностного подхода с соблюдением основных дидактических принципов: научности, доступности, наглядности, систематичности и последовательности применения ЭУМ, сознательности и активности учащихся, трехкомпонентности ЭУМ, вариативности применения ЭУМ, самостоятельности деятельности учащихся. В ходе исследования выявлены высокая заинтересованность и готовность учителей биологии к применению ЭУМ в практике школьного биологического образования, а также соответствующие технические возможности для самостоятельной активности учащихся по усвоению и закреплению зоологических знаний на основе ЭУМ во внеурочной деятельности.

4. Нами предложена модель методики применения ЭУМ в обучении разделу «Животные», состоящая из взаимосвязанных компонентов: целей, задач, вытекающих из них принципов и требований к применению ЭУМ, совокупности зоологического содержания раздела и контента ЭУМ, методов, приемов и способов организации обучения на их основе, ведущих к достижению поставленной цели. На основе теоретической модели разработана методика применения ЭУМ для организации обучения на основе уровней взаимодействия обучаемого с ЭУМ и учащегося с учителем, с опорой на самостоятельную активность учащихся, направленная на повышение качества усвоения знаний.

5. Экспериментальная проверка разработанной методики достоверно показала повышение качества усвоения зоологических знаний учащихся экспериментальных классов, их прочность, усиление познавательного интереса учащихся к приобретению знаний с помощью ЭУМ, что подтверждает верность выдвинутой нами научной гипотезы исследования. Справедливость предложенной гипотезы подтверждена статистическими данными.