ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 37.016:57]004.4 ПЕРЕЛОВИЧ Н.В.

к.п.н., доцент кафедры есетественнонаучного образования и коммуникативных технологий Института биологии и химии ФГБОУ ВО «Московского педагогического государственного университета», город Москва E-mail: [email protected] ТЕРЕМОВ А.В.

доцент, д.п.н., профессор кафедры есетественнона-учного образования и коммуникативных технологий Института биологии и химии ФГБОУ ВО «Московского педагогического государственного университета», город Москва:

E-mail: [email protected] СМИРНОВА Т.А.

ассистент кафедры есетественнонаучного образования и коммуникативных технологий Института биологии и химии ФГБОУ ВО «Московского педагогического государственного университета», город Москва E-mail: [email protected] БАЛАШОВА С.С.

студентка 5 курса Института биологии и химии ФГБОУ ВО «Московского педагогического государственного университета», город Москва E-mail: [email protected]

UDC 37.016:57]004.4 PERELOVICH N.V.

Ph.D. of Pedagogic Sciences, Associate Professor, Department of Natural Science Education and Communication Technologies, Institute of Biology and Chemistry, Moscow State Pedagogical University, Moscow

E-mail: [email protected] TEREMOV A.V.

Associate Professor, Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Department of Natural Science Education and Communication Technologies, Institute of Biology and Chemistry, Moscow State Pedagogical University, Moscow E-mail: [email protected] SMIRNOVA T.A.

Assistant, Department of Natural Science Education and Communication Technology, Institute of Biology and Chemistry, Moscow State Pedagogical University, Moscow

E-mail: [email protected] BALASHOVA S.S.

5-year Student of the Institute of Biology and Chemistry, Moscow State Pedagogical University, Moscow E-mail: [email protected]

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ CHARACTERISTICS OF BASIC COMPUTER BIOLOGY TRAINING PROGRAMS

Цифровизация образования - устойчивый, но слабо изученный феномен. Использование средств новых информационных технологий в образовательной деятельности, раскрывает новые возможности для университетов, системы непрерывного образования, связанного с дистанционным обучением.

Ключевые слова: ИКТ, информационная образовательная среда, компьютерные программы, ЯКласс, образовательные платформы, МЭШ, виртуальная лаборатория, онлайн-обучение.

As a stable, but poorly studied phenomenon, the digitalization of education is observed - the use of new information technologies in educational activities, the opening up of new opportunities for universities, the creation of a lifelong education system related to distance learning.

Keywords: ICT, information educational environment, computer programs, YaKlass, educational platforms, MASH, virtual laboratory, online training.

Современный темп развития информационных технологий и их обширное влияние на структуру образовательного процесса требует от учителя внедрять в свою работу ИКТ-технологии и активно использовать их в своей педагогической деятельности. На передний план выдвигаются вопросы адаптации и комплексного развития ученика в быстро меняющемся социуме. Социализация личности ребенка подразумевает обязательное применение компьютеров в школьном образовании, отвечающее общей тенденции к информатизации и компьютеризации.

В рамках реализации требований ФГОС работа с информационно-коммуникационными технологиями, становится актуальным и востребованным направлением

приложения педагогических сил и умений, ориентируя педагогов на поиск и оптимизацию новых форм самостоятельных работ.

На смену традиционным информационным средам -рисункам, текстовым файлам, gif-анимациям и видеофрагментам, приходят современные технологии, активно внедряемые в образовательный процесс. К подобным информационным сферам можно отнести электронные тетради и атласы, виртуальные лаборатории, систему Я-Класс, Московскую Электронную Школу и мобильные приложения. Данные виды ИКТ сочетают в себе традиционную подачу информации и связывают её с интерактивным обучением.

** Статья публикуется в рамках Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы и перспективы современной дидактики", Орел, 24 - 25 сентября 2020 г.

© Перелович Н.В, Теремов А.В., Смирнова Т.А., Балашова С.С. © Perelovich N.V., Teremov A.V., Smirnova T.A., Balashova S.S

Электронная тетрадь - тренажёр, позволяющий закрепить знания и умения по предмету. Ресурс используется для проведения промежуточной аттестации, контрольных срезов и контроля выполнения домашних заданий обучающимися. Данная программа содержит обширную базу упражнений различного характера и уровня сложности по определённому учебному предмету.

Например, компания «Физикон», которая специализируется на создании интерактивных учебных программ с 1993 года. Компания разработала проект «Облако знаний» - образовательную платформу для школ, преподавателей и учеников. Здесь размещено 37 интерактивных рабочих тетрадей по 12-ти предметам для 1 - 9 классов. Результаты работы с тетрадью хранятся на облачном сервере проекта. Обучающийся может просматривать свои достижения и ошибки в любой момент времени с любого компьютерного устройства, используя ранее заданные логин и пароль. Положительные стороны программы: динамичность; возможность закрепления знаний по предмету; доступность платформы; развитие самостоятельности учеников; возможность многократного использования. Минусы: отсутствие объяснения ошибок при неверном выборе ответа; работа у экрана отрицательно влияет на зрение и осанку; нет творческой составляющей.

Электронный атлас - это вспомогательная обучающая программа для изучения биологии, сочетающая в себе наглядность и интерактивность. Наибольшее распространение в сфере биологии и медицины имеют электронные 3D-атласы по анатомии человека и животных. Данные программы позволяют изучать выбранный объект под разными углами - поворачивать его, приближать или отдалять, рассматривать части объекта целиком или отдельными частями.

3D-атласы незаменимы для учеников, желающих продолжать изучение биологии в вузе, а также окажут большую помощь преподавателю в качестве демонстрационного пособия.

Одна из качественных российских разработок принадлежит коллективу авторов ООО «АРТЕКСА», под руководством заведующего кафедрой анатомии человека «Российского Университета Дружбы Народов» В.И. Козлова (г Москва). Интерактивный виртуальный атлас анатомии человека в 3D, рассчитан на студентов медицинских институтов и использует технологии отображения трехмерной графики на основе OpenGL или DirectX, использующихся в игровой индустрии. Атлас облегчает понимание анатомии в условиях трехмерного пространства и может стать опорой для преподавателей и учеников. Плюсы программы: детальность и наглядность пособия за счёт наличия поворотов и функции zoom; возможность изучать объект слоями - мышцы, скелет, нервы и т.п.; понимание строения человека в трехмерном пространстве. Минусы: малое количество русскоязычных программ на рынке, менее качественная разработка по сравнению с иностранными аналогами.

При изучении биологии есть возможность использовать виртуальные лаборатории, которые представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. В первом случае мы имеем дело с так называемой лабораторной установкой с удаленным доступом, в со-

став которой входит реальная лаборатория, программно-аппаратное обеспечение для управления установкой и оцифровки полученных данных, а также средства коммуникации. Во втором случае все процессы моделируются при помощи компьютера. Основное преимущество таких лабораторий - это безопасность проведения опыта для обучающихся, экономия времени урока для разбора непонятных тем и реализации индивидуального подхода к обучению. Подобные лаборатории имеют широкое применение в науке для проведения труднореализуемых на практике, либо дорогостоящих опытов.

В системе школьного образования лаборатории совмещают в себе наглядное проведение опыта с тестовой частью для закрепления материала, изученного в ходе эксперимента.

Одним из качественных доступных для учеников ресурсов можно назвать лабораторию Virtulab.net, содержащую материалы для 7 - 11 классов. Разработки сайта содержат интерактивное приложение и текстовую инструкцию по работе в информационном пространстве, содержащую четкую последовательность шагов для проведения опыта. Вследствие чего подобные опыты можно давать в качестве домашней самостоятельной работы. Плюсы платформы: возможность увеличить количество экспериментальной составляющей в процессе обучения; безопасность; отсутствие необходимости приобретать дорогие расходные материалы и оборудование; высокая наглядность; стимуляция познавательного интереса к предмету; возможность использования виртуальной лаборатории в дистанционном обучении. Минусы: малое количество русскоязычных ресурсов; нет возможности получения отчета о прохождении опыта учеником; отсутствие единой базы материалов лабораторий для повсеместного использования в школах; недостаточный уровень технического оснащения школ в регионах.

«Московская Электронная Школа» (МЭШ) - это проект, созданный для глобальной автоматизации и внедрения 1Т-технологий в образовательную среду. Облачная платформа, хранящая в себе сценарии уроков, методические материалы, приложения и игры, облегчает педагогическую задачу учителю и даёт обучающемуся возможность доступа к лучшим материалам по выбранному предмету. Создатели МЭШ - это административные и педагогические команды школ, также в проекте участвуют неравнодушные к качеству образования родители и ученики московских школ, из идей которых были сформулированы основные требования к развитию и реализации проекта. Основная идея школы - это сочетание традиционного образования с интерактивной составляющей, призванной облегчить, систематизировать и расширить область доступной для изучения и применения информации.

МЭШ состоит из Библиотеки, содержащей множество материалов по предметам и Электронного журнала. Главное условие пользования системой - наличие Электронной доски, являющейся многофункциональным сенсорным комплексом, объединяющим в себе экран и маркерную доску. Использование интерактивных досок в школах не только расширяет возможности для проведения занятия, но и повышает качество информационного обмена между обучающимися и преподавателем. Основные преимущества такой доски: возможность подключать различные устройства (видеокамеру, элек-

тронный микроскоп); устранить потерю времени при дополнении урока видео- и аудиоматериалами, картами, графиками или диаграммами; использование Интернет-ресурсов во время урока; дополнение материала заметками и комментариями поверх изображения; осуществление записи проведенных уроков со всеми комментариями и пометками для самостоятельной рефлексии, анализа, либо рассылки ученикам и родителям. Основное преимущество МЭШ состоит в возможности стать разработчиком контента для каждого заинтересованного человека и влиять на наполненность и качество представленных материалов. Недостатком, на наш взгляд, является невозможность глобального подключения всех городов нашей страны для общего повышения качества образования в силу огромных финансовых затрат на создание информационно-образовательной среды. Плюсы информационной среды: общая база материалов по всем предметам; отсутствие необходимости носить большое количество учебников; вовлеченность в процесс всех учеников; визуализация информации; экономия времени, разнообразие видов деятельности на занятии; повышение интереса и, следовательно, мотивации к изучению предмета; совмещение всех вышеназванных видов программ в одной (электронные тетради, атласы, лаборатории); формирование навыков работы с современными компьютерными технологиями. Минусы: программные сбои в ходе урока; недостаточно качественные учебные материалы (например, сценарии уроков); зависимость от технического состояния электронной доски.

«ЯКласс» - это образовательный портал, начавший полноценную работу в 2013 году. Интернет-ресурс содержит онлайн-тренажеры по школьной программе, базу материалов по всем предметам и автоматическую проверку домашних заданий. На портале зарегистрировано порядка 40 тысяч школ из России и ближнего зарубежья. Разработчики сайта постоянно обновляют и дорабатывают проект, пополняя каталог заданий и расширяя теоретическую базу по школьным предметам. Одной из главных особенностей системы является огромное количество вариантов одного и того же задания. Если ученик ошибается в выборе ответа, программа объяснит ему правильный ход решения задачи. Ученику будет предложен другой вариант задачи, вследствие чего у него не будет возможности списать или скопировать решение. Таким образом, разработчики добиваются понимания темы всеми обучающимися.

Другой особенностью проекта является наличие всеобще доступной информации о рейтингах школ и личных достижениях учеников на портале в решении задач и тестов. Возможность видеть собственный рейтинг даёт стимул к познанию и мотивирует обучающихся становиться лучше и повышать свой уровень знаний. Данный соревновательный момент присущ не только личному рейтингу учащихся, но также играет большую роль в межшкольных соревнованиях. Необходимо отметить, что помимо всех школьных предметов, база «ЯКласс» содержит материалы для подготовки к ОГЭ, ЕГЭ и ВПР; видеоуроки от ресурса «Интернет Урок» и интерактивные задания от «1С: Школа». Плюсы Интернет-ресурса: экономия времени учителя для подготовки и проверки заданий повышение мотивации к обучению; соревновательный и игровой момент в обучении; база заданий для всех классов, материалы для подготовки к экзаменам и

проверочным работам, разработанные в соответствии с ФГОС; разнообразие заданий на одну тему либо правило; доступ к сайту с разных устройств; возможность для родителей контролировать прогресс своих детей и помогать им в обучении. Минусы: невозможно пользоваться порталом без регистрации; средний по качеству материал, нет углубленного разбора тем; Много платного образовательного контента; отсутствие необходимости креативно и творчески подходить к решению задач; недостаточная проработка учебных блоков, отсутствие некоторых тем школьного курса.

Мобильные приложения представляют собой программы, созданные и установленные на определенных платформах, наделенных функционалом, позволяющим осуществлять различные операции и действия по пользованию приложением. Рынок мобильных приложения для изучения биологии в России довольно беден. Основная масса обучающих материалов и интересных ресурсов представлена в виде платных англоязычных сервисов. «Frog Dissection» - это приложение, которое решает одну из самых острых проблем, стоящих перед педагогами, работающими с учениками - проблему этики, касающуюся вскрытия и проведения опытов над животными. Данная платформа позволяет организовать индивидуальную практическую лабораторную работу для каждого обучающегося и провести 3D вскрытие лягушки, крысы, птицы и других животных. В программе предусмотрено аудио сопровождение, помогающее ориентироваться в необходимых инструментах и без помощи учителя показать последовательность работы с булавами, скальпелем, пинцетом и т.п. Кроме того, приложение позволяет изучить отдельно каждый орган животного.

«The Human Bodyby Tinybop» - это приложение для знакомства с телом человека и выполняемыми им функциями. Здесь отдельно представлен каждый орган тела, имеющий интерактивное описание: лёгкие осуществляют дыхание, сердце перекачивает кровь, почти фильтруют и т.д. Данная разработка находится между научной энциклопедией и увлекательной игрой. Обучающийся может задавать любые вопросы по устройству и работе тела в целом и органов в частности и получать на них подробные, наглядные ответы.

«Биология» - русскоязычная книжка-справочник, которая содержит набор коротких статей по всем основным темам курса биологии: «Водоросли», «Строение листа», «Класс рыбы», «Эволюция» и т.п. Основное преимущество сервиса - он бесплатен и обладает удобной разбивкой материала по всем необходимым в школьном курсе темам.

Plants - приложение для изучения ботаники, разработанное командой бруклинских программистов. Оно позволяет наблюдать за изменениями в экосистеме под воздействием различных факторов, изменять изначальные параметры для проведения эксперимента или следить за естественной средой обитания и поведением животных. В процессе работы с приложением пользователь имеет возможность познакомиться с различными экосистемами, например, пустынь или тропических лесов. Такой опыт знакомства с экосистемами планеты даст ученикам понимание взаимосвязанности всего живого в мире и важности биологического равновесия на планете.

«Биология. Викторина» - бесплатное русскоязычное приложение, интересное своей структурой. Программа

создана в виде игры-викторины, содержащей более 900 вопросов по биологии по всем темам школьного курса. Разработчики создали разноуровневые задания по каждой теме для простого и эффективного прогресса в обучении. Игра представлена двумя режимами: «Марафон» и «Спринт». В первом режиме перед пользователем стоит задача ответить на все предлагаемые вопросы, во втором - необходимо ответить на максимальное количество вопросов за одну минуту. Таким образом, викторина выполняет несколько функция одновременно, - она увлекает игрой, удерживая внимание ученика, и даёт необходимые биологические знания, которые легко запоминаются.

Основными плюсами, которые стоит выделить при внедрении мобильных технологий в образование, являются: доступность сервисов; большой выбор обучающих приложений, разработанный как под глобальную тематику, так и на частные темы; геймификация - многие приложения используют игровые и соревновательные элементы, делая обучение интересным, особенно для школьников. Мобильные программы привносят разнообразие в обучающую среду, улучшая запоминание и понимание материала. Обучающие приложения обеспе-

чивают непрерывность образования, позволяя заниматься в любое свободное и удобное каждому ученику время. Приложения позволяют учащимся выбрать свой ритм и уровень сложности заданий. Ученики могут самостоятельно контролировать учебную нагрузку и видеть прогресс в обучении. Минусы: онлайн-обучение не может заменить общения с учителем. Многим ученикам требуется преподаватель, который объяснит и поможет понять ту или иную тему. При использовании мобильных приложений сложно сконцентрировать внимание именно на обучении, так как в телефоне имеется огромное количество развлекательных игр и мессенджеров. Большинство качественных платформ по биологии не переведены на русский язык и являются платными сервисами. Для мобильного обучения необходимо наличие планшета или телефона у каждого ученика, а также постоянный доступ к Интернету.

Предложенные элементы информационных ресурсов не являются окончательными. Наверняка они будут усовершенствованы, доработаны для дальнейшего использования их в учебном процессе.

Библиографический список

1. Егорова В.М. Организация самостоятельной работы студентов с использованием информационных технологий. [Электронный ресурс] URL: www.rusnauka.com/22_NЮBG_2007/Pedagogica/24945.doc.htm(дата обращения: 20.04.2020).

2. Титова С.В. Мобильное обучение сегодня: стратегии и перспективы // Вестник Московского университета. Серия 19. Лингвистика и межкультурная коммуникация. 2012. №1. URL: https://cyberleninka.rU/article/n/mobilnoe-obuchenie-segodnya-strategii-i-perspektivy (дата обращения: 20.04.2020).

3. Трухин А.В. «Об использовании виртуальных лабораторий в образовании» // Открытое и дистанционное образование. 2002. № 4

(8).

References

1. Egorova V. M. Organization of independent work of students using information technologies. [Electronic Resource] URL: www.rusnauka. com/22_NI0BG_2007/Pedagogica/24945.doc.htm (case date: 20.04.2020).

2. TitovaS.V. Mobile training today: strategies and prospects//Bulletin of Moscow University. Series 19. Linguistics and intercultural communication. 2012. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mobilnoe-obuchenie-segodnya-strategii-i-perspektivy (датаобращения: 20.04.2020).

3. TrukhinA.V. «On the use of virtual laboratories in education «//Open and distance education. 2002. No. 4 (8).