Содержание к диссертации
Введение
Часть I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ
Глава 1. Становление открытого информационного общества и биологическое образование 12
1.1, Информатизация образования - условие формирования цивилизации нового типа 14
1.2, Информатизация образования и решение экологических проблем современного общества 21
1.3. Условия обучения биологии в открытом информационном обществе 27
1.4. Особенности реализации целей информатизации образования в системе обучения биологии 33
Выводы по главе 1 40
Глава 2. Дидактико-методические основы информатизации обучения биологии
2.1. Инструментальная и социальная составляющие педагогической информационной технологии 43
2.2. Методическая система обучения биологии в открытом информационном обществе 55
23. Информационный анализ процесса обучения биологии 62
2.4. Информатизация педагогической среды как условие эффективного
биологического образования 77
Выводы по главе 2 85
Глава 3. Подходы к формированию методической системы обучения биологии в открытом информационном обществе 88
З.1 Содержание биологического образования в условиях информатизации общества
3.2 Условия, методы и формы обучения биологии с использованием
средств новых информационных технологий 108
3.3. Методические основы создания компьютеризированных курсов
обучения биологии 131
Выводы но главе 3 143
Часть 2, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА
ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБЩЕ] О БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Глава 4. Изучение процесса информатизации обучения биологии в средней
школе 145
4.1. Состояние проблемы информатизации обучения биологии в средней школе 145
4.2. Изучение возможности участия учителей биологаи в реализации концепции информатизации образования 150
4.3. Изучение эффективности путей повышения квалификации учителя
биологии в области информатизации образования 152
4.4 Исследование возможности использования технологии компьютерных
телекоммуникации как средства повышения компетентности учителей
биологии н области информатизации образования 154
Выводы по главе 4 160
Глава 5. Разработка методики создания и использования педагогических программных средств как элемента первичных комплексов средств обучения биологии 162
5.1. Создание педагогических программных средств на языке программирования BASIC163
5.2. Создание и использование ППС для ПК платформы PC IBM 175
53. Система создания педагогических программных средств
«Абрис» 180
Выводы по главе 5 185
Глава 6. Методическая система "Введение в биологию- Ботаника 6 (6-7)" и результаты ее апробации 186
6.1.Содержание экспериментального раздела "Введение в биологию. Ботаника (6-7 ютасс)" 187
6.2. Особенности методики обучения разделу "Введение в биологию. Ботаника" 191
6.3. Результаты апробации методической системы "Введение в биологию. Ботаника" 198
Выводы по главе 6 209
Глава 1. Исследонание уровня подготовки студентов педагогического вуза в области информатизации обучения и изучение подходов к формированшо их информационной культуры 210
7.1- Исследования эффективности подготовки студентов-биологов в области информатики 210
7.2, Формирование эффективной системы подготовки студентов-биологов в области информатизации образования 214
7.3. Перспективная модель системы формирования информационной составляющей культуры студентов-биологов 224
Выводы по главе 7 229
Заключение 230
Литература 237
Приложения 258
Глоссарий 288
- Информатизация образования - условие формирования цивилизации нового типа
- Инструментальная и социальная составляющие педагогической информационной технологии
- Содержание биологического образования в условиях информатизации общества
Введение к работе
Создание высокопроизводительной электронно-вычислительной техники к эффективных средств связи позволяет осуществлять сбор, переработку, передачу и хранение информации на качественно новом технологическом уровне. Внедрение б различные сферы деятельности человека новых информационных технологий (НИТ) привело к столь значительным социальным изменениям, что начался новый этап в развитии цивилизации, получивший название открытое информационное общество.
Информатизация образования рассматривается как необходимое условие прогрессивного развития общества (Б.Н. Богатырь, Г.А. Бордовский, Е.П. Велихов, А.П. Ершов, В.А. Извозчиков, К.К. Колин, И.А. Мизин, Н.Н. Моисеев и др.). Она включает подготовку учителей в области профессионального использования НИТ, коррекцию содержания образования в соответствии с требованиями открытого информационного общества, совершенствование методики обучения на основе достижений информатики. Концепция информатизации школьного образования рассчитана на активное участие учителей-предметников в информатизации обучения (Е.П. Велихов, АІІ. Ершов и др.).
Актуальность поднятой проблемы определяется тем, что за 15 лет, прошедших с начала широкой компьютеризации системы общего образования, не удалось за счет этого процесса значительно повысить эффективность учебно-воспитательной деятельности школы. В связи с этим на Коллегии Министерства образования Российской Федерации (12.04.99 г.) была еще раз подчеркнута необходимость «использовать информатику как средства обучения на всех уроках естественно-математического цикла» и? в связи с этим, вновь принято решение «организовать поэтапную подготовку учителей естественно-математического цикла по использованию компьютера в учебном процессе» (144).
Информатизация биологии, как общеобразовательного предмета, отстает от информатизации других образовательных областей. В настоящее время она развивается главным образом в форме внедрения в учебный процесс средств новых информационных технологий (СНИТ) в качестве технических средств обучения. В этом направлении достигнуты определенные успехи (З.В. Абрамова, С-А. Бешенков, Н.В. Березенко, Н.Л. Лунина, А.И. Никишов, В.В. Пасечник, СП. Сербии, В.П. Соломин, В.Н. Стародубцев, ДА. Шевцов и др.). Помимо этого доказана высокая педагогическая эффективность использования учебного биологического материала при изучении информатики (Н.В, Аиатова, ГА. Бордовский, В.А. Бронников, Э.В. Бурсиан, В.А. Извозчиков, П.Л, Дворкин, И.В. Корнева, СА. Коротких, В.П. Соломин, А.А. Хомяков, В.Ф. Шолоховнч и др.). Вместе с тем на современном этапе развития образования и& удается существенно повысить эффективность обучения биологии с использованием СНИТ по сравнению с обучением, основанном на применении традиционных методик. Поэтому возникает необходимость исследовать причины отставания информатизации обучения биологии.
Особую актуальность информатизации биологического образования придаст не только то, что в открытом информационном обществе изменяется содержание и формы деятельности в различных сферах, в том числе в биолоттш, как науки, и областях практического применения ее достижений. В ходе компьютерной революции происходит формирование новой биосоциальной среды. Это вызывает необходимость не только вносить соответствующие коррективы в содержание биологического образования, но развивать в процессе обучения биологии умения и навыки, необходимые человеку для эффективной адаптации к изменившейся среде жизнедеятельности.
В соответствии с изложенным актуальность темы исследований определяется наличием следующих противоречий:
между тенденцией на информатизацию всех сфер деятельности человека, и недостаточным уровнем информатизации системы обучения биологии;
между высокими потенциальными педагогическими возможностями информатизации, как средства повышения эффективности обучения, и существующей практикой обучения биологии, не использующей в полной мере эти возможности.
Комплексный подход к проблеме информатизации обучения биологии вызывает необходимость разработки научно-педагогических основ формирования системы обучения биологии, отражающей глубокие изменения, происходящие в обществе в связи с компьютерной революцией.
Цель диссертационного исследования состоит в разработке научно-методических основ формирования системы обучения биологии, обеспечивающей достижение целей, ставящихся открытым информационным обществом в области общего биологического образования, и в изучении методических подходов к их реализации на уровне общеобразовательной школы и высшего педагогического образования в предметной области "биология4.
Объектом исследования является процесс обучения биологин в едином образовательном ноле, формируемом общеобразовательной школой, педагогическим вузом и системой повышения квалификации, функционирующих в открытом информационном (постиндустриальном) обществе.
Предметом исследования являются научно-методические основы создания и функционирования системы обучения биологии в открытом информационном обществе.
Гипотеза исследования - повышение эффективности обучения биологии в условиях информатизации общества, как следствие этого, повышение биологической и информационной составляющих культуры обучающихся будут возможны, если:
проблемы обучения биологии решается комплексно с учетом перспективы развития общества с опорой на системный и информационный подход, синергетичсскую стратегию, на основе достижений психологии, физиологии, дидактики и методики обучения биологии и опираются на теорию и практику создания и использования средств обучения;
процесс информатизации охватывает не только формы и методы обучения биологии, но и его содержание, структура которого формируется на основе представления о многомерном пространстве живого, в котором первостепенное значение имеет информационная соста&ляющая связей живых систем между собой и с косной природой;
внедрение средств новых информационных технологий в обучение биологии осуществляется через создание и включение в учебный процесс компьютеризированных первичных комплексов средств обучения темам, содержание которых позволяет наиболее эффективно использовать информационный подход в обучении биологии;
в процессе информатизации обучения биологии приоритетное развитие получают педагогические программные средства автоматизации и механизации деятельности учителя как субъекта управления обучением в культуротворческой среде, формируемой в образовательном учреждении на базе его локальной вычислительной сети, имеющей выход в глобальную информационную сеть Интернет;
в систему обучения биологии будет включена система подготовки и переподготовки учителей биологии, основанная на контекстном подходе к обучению в области прикладной и фундаментальной информатики.
В связи с этим необходимо ввести следующие новации, ориентированные на обучение биологии в условиях информатизации общества: - откорректировать цели и содержание биологического образования, ориентированного на удовлетворение потребностей формирования биологической компоненты культуры члена открытого информационного общества;
- разработать методические принципы проектирования и использования СНИТ
в учебном процессе;
предложить более совершенную методику обеспечения межпредметных связей биологии с естественнонаучными и гуманитарными дисциплинами;
разработать новые подходы к подготовке учителей-биологов в области информатизации обучения.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы, были определены следующие задачи:
1) на основе анализа научно-методологической литературы выявить
проблемы, возникающие в процессе становления открытого информационного
общества, решение которых может быть обеспечено совершенствованием
биологического образования, коррекцией его целей и содержания;
2) проанализировать условия и состояние информатизации
биологического образования в школе, педагогическом вузе и системе
повышения квалификации; определить перспективные направления
совершенствования этого процесса, способствующие повышению
эффективности общего биологического образования, как одной из предпосылок
прогрессивного развития открытого информационного общества"
3) разработать принципы проектирования и использования ППС как
элемента первичного комплекса средств обучения биологии и на этой основе
создать их образцы для использования в учебных курсах средней школы и
педагогического вуза;
4) провести педагогический эксперимент с целью изучения
эффективности использования в школьном учебном процессе
компьютеризированного учебно-методического комплекса обучения биологии,
созданного на основе разработанных научно-методических положений;
5) разработать и экспериментально апробировать учебно-методический
комплекс курса по выбору, целью которого является подготовка студентов
факультета биологии педагогического вуза в области использования СНИТ в
обучении биологии;
6} разработать семинары, краткосрочные курсы и научно-методическую компьютерную телеконференцию как формы повышения квалификации учителей-биологов в области НИТ и экспериментально исследовать их эффективность.
Решение поставленных задач осуществлялось в течение 1987-1999 гг. в процессе практической, опытно-экспериментальной и теоретической работы в средней общеобразовательной школе, институте усовершенствования учителей и педагогическом вузе.
На защиту выносятся:
Научно-методическое обоснование коррекции целей и содержания биологического образования, структуры системы обучения биологии в открытом информационном обществе,
Теоретические основы создания и использования ППС как элемента первичного комплекса средств обучения биологии;
Учебно-методический комплекс "Введение в биологию. Ботаника (6-7 классы)", включагоший программу курса, пакет педагогических программных средств и методические рекомендации, разработанные и созданные в ходе данного исследования;
- Учебно-методический комплекс курса "Новые информационные
технологии в обучении биологии", включающий программу курса, пакет
педагогических программных средств его поддержки, учебно-методические
пособия "ЭВТ на уроках биологии" и "Обучение биологии в условиях
информатизации общества", ППС и учебно-методические материалы по
информатизации курса биологии средней школы и инструментальное средство
создания педагогических программных средств «Абрис».
- Методические разработки по проведению в компьютерной
телекоммуникационной сети Интернет научно-методической конференции
методистов, учителей и студентов "Инфобио".
Информатизация образования - условие формирования цивилизации нового типа
Для открытого информационного общества характерны следующие особенности: первичным становится не труд, а стоимость знаний; происходит переход от развился энерговооруженности к созданию и освоению высокоточных технологий и высокоскоростной связи; структура управления децентрализуется и реорганизуется в направлении развития индивидуальной трудовой деятельности
Экстраполяция в будущее наблюдаемых тенденций общественного развития вызвала появление теории информационного общества, созданной трудами О. Тоффлера, Д.Бенка, Е.Масуды и др. Согласно этой теории высшей ценностью, главным продуктом производства и основным товаром в обществе становится информация. Общество в результате радикального изменения всей системы культуры, социальных связей, семейно-бытовых отношений, социальной психологии может приобрести двучленную элитарно-массовую структуру:
- те, кто создает информацию и умеет эффективно ее использовать, формируют информационную элиту, в руки которой переходит высшая власть;
- внедрение компьютеров и роботов создает огромную массу "лишних людей1 , которая не может приспособиться к новому информационному обществу.
При заранее осуществленном социальном проектировании информатизация общества может привести к его гуманизации на основе: создания условий для неограниченно возрастающей информированности; улучшения здравоохранения; сокращения рабочего времени; повышения общего благосостояния путем: о резкого возрастания производительности труда; о облегчения всех форм общения; о ликвидации языковых и культурных барьеров и т_д_ (78, 85, 276). Анализируя тенденции развития информационного современного общества, социологи и футурологи указывают на важность совершенствования образования, как условия дальнейшего его прогрессивного развития и условия личного успеха каждого человека в нем. В одной из работ, посвященных фундаментальным проблемам образования, отмечается, что "сегодня на пороге XXI века становится все более ясным, что необходима кардинальная реформа системы образования, которая уже не соответствует новым условиям жизни и развития человечества. Образование - это путь в будущее, надежда на преодоление глобального кризиса современной цивилизации, на создание необходимых условий для выживания и безопасного развития человечества. Одна из важнейших задач на пути к реформированию - разработка концепции перспективной системы образования" (91). Создание системы образования, способной подготовить население к жизни в совершенно новых условиях открытого информационного (постиндустриального) общества, одна из важнейших и актуальнейших задач. Такая система образования должна стать ядром будущей цивилизации.
Особое значение для прогрессивного развития общества имеет гуманитаризация образования. В данной работе гуманитаризация образования рассматривается как включение в процесс обучения человеческого «измерения», личностного начала, . т.е. субьективизирование знания (86). Поэтому гуманитаршировать биологическое образование это сделать его личностно ориентированным, субъективно значимым для каждого человека. Гуманитаризация научного знания выступает как дополнение (приложение) к уже полученному знанию, В соответствии с этой тенденцией отечественная педагогика отказывается от принципа атеистического воспитания и образования, В ряде школ вводится преподавание курса религоведения, развивается сеть школ при храмах различных концессий. Некоторые педагоги говорит о необходимости гармонии образования и веры? подчеркивая, что никакой приемлемой альтернативы синтезу знания и веры нет (53). В связи с этим при изучении биологии, в качестве одного из ведущих дидактических принципов, можно выдвинуть принцип полномы использования всех способов познания природы (науки, искусства и религии).
Инструментальная и социальная составляющие педагогической информационной технологии
Включение НИТ в образование происходит по нескольким направлениям, Это? прежде всего сфера управления (делопроизводство и бухгалтерия). Постепенно НИТ начинают использовать в целях механизации и автоматизации труда педагогов в процессе их методической работы, а также в учебной работе учащихся (студентов)- В соответствии с информационным подходом каждому из этих направлений должна соответствовать собственная базовая информационная технология (203)- Согласно представлениям информатики, в образовании можно выделить три типа базовых ИТ образован ия:
1) управления образованием;
2) автоматизации (механизации) труда участников учебного процесса;
3) непосредственного обеспечения обучения.
Педагогическая информационная технология
ИТ управления образованием подобна информационным технологиям управления, используемым в других сферах. Отличительной ее особенностью является интеграция в глобатьные информационные технологии управления общественным развитием.
К ИТ, обеспечивающей автоматизацию и механизацию труда преподавателей и обучаемых, относятся: технологии перевода текстовой, графической, аудио- и видеоинформации в машинную (цифровую) форму и ее хранения во внешних запоминающих устройствах ЭВМ; технологии создания и редактирования текста, проведения различных расчетов и т.д. В силу общности задач автоматизации и механизации интеллектуального труда эти технологии практически инвариантны для различных областей практической деятельности человека.
Уникальной функцией системы образования является массовое обучение и воспитание членов общества. Поэтому ИТ, непосредственно обеспечивающая процесс обучения, существенно отличается от других типов базовых информационных технологий образования. Обычно эту компоненту ИТ образования называют педагогической. Педагогическая информационная технология имеет собственную теоретическую, инструментальную и социальную составляющие (рис. 3).
В рамках педагогической ИТ (одной из базовых информационных технологий образования) формируется нормативная система методов и форм педагогической деятельности с использованием СНИТ, фиксируемая в проектах и реализуемая на практике - новые информационные технологии обучения (НИТО). С позиции информатики НИТО — это конкретные информационные технологии, реализуемые в ходе учебно-воспитательного процесса (203).
Процесс внедрения в образование технических обучающих устройств, получивший мощный стимул в связи с появлением ПК, начался задолго до появления ЭВМ. Первые обучающие (дидактические) машины были изобретены еще в середине 1920-х годов в Америке (С.Л. Преси) и Польше (С. Трембицкий) в связи с появлением идей программированного обучения (211)-Это было логическим следствием развивающейся в мире НТР и экспансии технократизма на все сферы деятельности человека. Однако в законченном виде теория программированного обучения была разработана лишь в 1950-х годах (Б.Ф. Скинер, НА. Кроуди, Г, Паск и др.). В нашей стране развитие программированного обучения связано с научной деятельностью П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной, В.П. Беспалько, JLH. Ланда и др. В этот период развития программированного обучения, в качестве средств экспонирования дидактического материала (программ), использовались программирошнные учебники, а также механические и электронные дидактические машины (19, 31. 106,140,211,214).
Широкое распространение ЭВМ дало мощный импульс внедрению программированного обучения в практическую педагогику. Первые образцы ЭВМ представляли собой огромные устройства, обслуживающиеся большими коллективами специалистов. Поэтому программированное обучение, основанное на использовании ЭВМ, распространилось, главным образом, в крупных технических высших учебных заведениях. Обучение на ЭВМ в этот период проводилось с помощью автоматических обучающих систем (АОС). В 1960-х - 1970-х годах мощные АОС для высшей школы были разработаны в США, Канаде, Франции, ФРГ и других странах, высокоразвитых в промышленном отношении. Аналогичные АОС в 1970-х — 1980-х годах были разработаны в ряде научных и учебных заведений нашей страны и применялись в учебном процессе. Несмотря на то, что в создание АОС вкладывались весьма значительные материально-технические и интеллектуальные ресурсы, зарубежный и отечественный опыт применения подобных систем не позволяет однозначно судить об их дидактической эффективности. Основная причина неудач большинством авторов видится в отсутствии адекватной психолого-педагогической базы автоматизированного обучения (52, 129, 2147 218).
Содержание биологического образования в условиях информатизации общества
Анализ на общедидактическом уровне проблемы формирования системы обучения биологии в открытом информационном обществе позволил выявить перспективные направления ее развития. Рассмотрение поднятой проблемы на уровне методики обучения биологии (частнодидактическом уровне) позволяет наметить конкретные направления совершенствования биологического образования в современных условиях.
Курс биологии - один из самых консервативных курсов средней школы, как по содержанию обучения, так и по методике преподавания (93). Более чем полуторавековой опыт систематического преподавания биологии в России позволил создать высокоразвитую методическую систему обучения, включающую эффективную систему подготовки учителей биологии. Любые нововведения в области методики обучения биологии, претендующие на широкое распространение в учебных заведениях, должны, несомненно, опираться на этот опыт, развивать его. Это делает коррекцию курса в соответствии с требованиями открытого информационного общества сложной методической задачей, решить которую можно лишь на основе широких экспериментальных исследований с применением радикальных педагогических инноваций и с учетом исторически сложившихся особенностей подготовки учителей биологии.
Согласно Б.Д. Комиссарову, в развитии системы биологического образования в России в 1918-1990 тт. можно выделяет несколько периодов (93) (табл. 7).
Характерная черта биологического образования в 1990-х годах - его широкая экологизация (2, 69, 77, 154, 155, 215), Соединение экологизации биологического образования с его ориентацией на личность обучаемого привело к разработке и внедрению в учебный процесс общеобразовательной школы факультативных курсов "Валеология" и "Экология человека". Важнейшей тенденцией современного общего образования является интеграция естественнонаучных знаний. Следствие этого — появление курсов, заменяющих традиционные естественнонаучные дисциплины (93, 126, 157, 215). Наряду с тенденцией к интеграции в современной школе наблюдается тенденция дифференциации образования. Это привело к профилированию общеобразовательной школы на обычные, медико-биологические, биолого-химические, гуманитарные, физико-математические и т,д. Естественно, что содержание и методы обучения биологии в различных типах школ неизбежно различаются. В связи с этим остро встает проблема стандартизации биологического образования, выделения его необходимого и достаточного содержательного ядра (126),
Таким образом, система обучения биологии в нашей стране на протяжении всего XX века непрерывно совершенствовалась, чутко реагируя на запросы общества.
Использование в учебном процессе достижений информатики - одна из актуальнейших проблем методики обучения биологии, как "педагогической науки о системе процесса обучения и воспитания, обусловленной особенностями школьного предмета" (Н,М. Верзилин и В.М. Корсунская). Методика обучения (преподавания) биологии, в соответствии с установившейся 90 традицией, рассматривает содержание учебного предмета, методы и формы обучения и воспитания (43). В связи с этим формирование системы опережающего биологического образования требует пересмотра содержания обучения, а информатизация, кроме этого, - изменения методов и форм обучения и воспитания.
