Более 1000 терминов должен знать выпускник школы, чтобы успешно сдать ВНО по биологии. И знания по этой дисциплине — это не багаж «на всякий случай», а ключ к решению реальных жизненных проблем. Как учителю биологии совместить живую и увлекательную дисциплину и необходимый фактаж, научные термины и закономерности? Методисты B-Pro рассказывают о цифровых лабораториях и электронных 3D-моделях, которые помогут достичь этой цели.
Наглядное обучение с 3D-моделями
Использование демонстраций является сквозной линией школьной программы по биологии. Их рекомендуют применять при изучении большинства тем, а особенно — в тех случаях, когда непосредственный доступ к реальному объекту в учебных условиях невозможен.
Среди современных средств учебного назначения, специализирующихся на обеспечении 3D-моделирования, наиболее сбалансированными по уровню и количеству учебного контента являются программные средства mozaWeb, mozaBook, Lifeliqe и другие приложения.
Эти программы предлагают большую картотеку статических и динамических виртуальных моделей биологических объектов, их фотографий, видео, справочной информации, аудиосопровождения и дополнительных материалов и инструментов для самостоятельного планирования и конструирования урока учителем.
О преимуществах использования 3D-моделей в обучении свидетельствует исследование профессора Анни Бэмфорд (Международное исследовательское агентство, Великобритания), которое она провела в школах семи стран Европы в 2011 году. Выяснилось, что в классах, где использовались 3D-материалы на уроках:
- у 86% учеников повысилось качество усвоения учебного материала;
- у 17% улучшилась успеваемость;
- 83% опрошенных получили удовольствие от обучения с применением 3D-технологий.
Однако стоит понимать: виртуальный учебный контент — лишь весомый вспомогательный элемент в проведении уроков, а само его наличие или отсутствие отнюдь не гарантирует качественных изменений в обучении. Ведь объем и целесообразность использования 3D-моделей, формы и наиболее эффективные виды взаимодействия с ними определяет только учитель. Главное, чтобы у него самого было желание менять и меняться к лучшему.
Эксперимент — радоваться открытию того, что уже открыто
Какими бы зрелищными ни были 3D-модели, они остаются виртуальными, а самым эффективным средством обучения всегда был и остается реальный эксперимент. О нем можно и нужно думать в широком контексте, не ограничиваясь парадигмой одних лишь методично устоявшихся лабораторных работ. Интересный эксперимент — это увлекательное познавательное приключение, широкое поле для совместной творческой работы учеников и учителя, ведь требует переосмысления подходов к обучению даже самым очевидным фактам, в изложение которых, казалось бы, не привнести уже ничего нового.
Изучение любой темы можно трансформировать в совершенно реальное практическое исследование с компетентностным, проблемным и проектным подходами к обучению. Это требование не только времени, но и действующей программы по биологии: каждый ученик в течение учебного года должен реализовать хотя бы один собственный проект.
Цифровой измерительный комплекс: биология исследований без ограничений
С улучшением технических возможностей школ круг проблем для практического исследования расширяется. И прежде всего — через внедрение в активную учебную практику цифровых измерительных комплексов (ЦИК).
По требованиям МОН, цифровой измерительный комплекс по биологии должен состоять минимум из 12 датчиков: pH, освещенности, давления, углекислого газа, влажности, дыхания, ЭКГ, ультрафиолетового излучения, температуры окружающей среды, частоты сердечных сокращений, артериального давления и поверхностной температуры. Причем, согласно приказу МОН № 574, количественный и качественный состав ЦИК, включая набор датчиков, для кабинета биологии определяется педагогическим работником. Поэтому учителю перед принятием решения о закупке того или иного ЦИК для кабинета биологии стоит внимательно проанализировать программу: какие обязательные исследовательские работы нужно провести, какое оборудование необходимо для их выполнения. После этого учитель сможет определить собственные приоритеты относительно внепрограммной или внеклассной учебно-исследовательской деятельности и сформировать окончательные требования к функциональному составу ЦИК.
Например, возможности производителя учебного оборудования Vernier позволяют комплектовать цифровые измерительные комплексы по биологии такими дополнительными датчиками (на выбор):
- термопарой,
- колориметром,
- счетчиком капель,
- датчиком кислорода,
- датчиком кислотно-восстановительных реакций,
- датчиком звука,
- датчиком движения,
- датчиком радиоактивного излучения и другими.
Уже из самих названий датчиков очевидно: их можно использовать не только на уроках биологии. Наличие в школе хотя бы одного полного комплекта таких цифровых измерительных приборов открывает широкие возможности для взаимодействия учителей и учеников во время практического изучения всех естественных наук.
Если же в комплектовании кабинета биологии ограничиться только минимально необходимым, согласно Типовому перечню, набором оборудования, часть исследовательских работ, которые могли бы быть реализованы, не удастся провести на практике.
Например, полноценные лабораторные исследования фотосинтеза, заложенные в программе для 6-го класса, нельзя провести одним, а только одновременно двумя датчиками — углекислого газа и кислорода. Тогда, изолировав зеленое растение вместе с обоими датчиками в герметичном сосуде, можно отследить изменения уровня кислорода и углекислого газа во время режимов дыхания и сна растения, после чего делать исчерпывающие выводы о ходе и взаимосвязи этих двух процессов.
Также невозможно представить измерение порога слуховой чувствительности в 8-м классе без датчика звука. А реализацию исследовательского проекта по выявлению уровня антропогенного и техногенного воздействий в экосистемах — без целого комплекса датчиков, которые позволили бы отследить изменения химического состава и физико-химических характеристик воздуха, воды и почвы.
Во время работы даже с самыми современными цифровыми приборами важно помнить, что в учебном процессе они необходимы не для экспериментов ради экспериментов, а как составная часть системы средств по формированию образованных, полноценно развитых личностей, обладающих всеми необходимыми в современном мире компетенциями. Итак, объектами исследований должны быть актуальные практические проблемы, например, вопросы биологической безопасности, биоэтики и разработок биологов, которые стремительно становятся частью повседневной реальности: биопластик, экопродукты, органическая косметика или генетически модифицированные организмы. Такие практические работы с современной, близкой ребенку, проблематикой позволят сформировать личный опыт познавательной деятельности учеников и преодолеть их возможное отчужденное восприятие биологии.
А тогда уже можно будет подумать и о 1000 терминов к ВНО…
