Глава 1. Теоретическое обоснование проблемы использования методов мультимедийного обучения на уроках биологии

1.1. Анализ методической и психолого-педагогической литературы по проблеме использования методов мультимедийного обучения на уроках биологии

Интенсивность научно-технического прогресса постоянно нарастает и требует сбора, хранения и обработки все больших объемов информации. Величайшее достижение науки и техники XX века − компьютер дает повод для появления в создавшихся условиях научной теории перехода ноосферы в инфоноосферу, наступивший век называют веком информации и информационных технологий. Компьютер помогает повысить эффективность выполнения любой практической задачи. Компьютеризация всех областей деятельности человека требует от системы образования подготовки специалистов, владеющих новыми информационными технологиями (НИТ) [3].

В настоящее время идеи программированного обучения в связи с появлением значительно мощной компьютерной техники могут решать проблемы оптимизации и повышения эффективности учебно-воспитательного процесса по биологии. Принципы мультимедийного обучения во многом заимствованы из теории программированного обучения.

Идея программированного обучения возникла в начале 50-х годов в США. Ее автором стал профессор Б.Ф. Скиннер, специалист в области психологии обучения, выступивший с предложением повысить эффективность управления учебным процессом путем его построения в полном соответствии с научными данными о процессе научения.

В нашей стране о первых работах по программированному обучению стало известно от членов советской делегации, участвовавших в совещании ЮНЕСКО и ООН (Париж, 1962 г.) по проблемам образования. Идеи программированного обучения привлекли внимание советских педагогов и ученых, усмотревших в них потенциальные возможности для разрешения многих острых, насущных проблем, возникших перед советской школой всех уровней [11].

В варианте программированного обучения, обсуждавшемся весной 1962 года в ЮНЕСКО, господствовали идеи, взгляды и опыт американских психологов и педагогов. Появление новых педагогических идей программированного обучения в нашей стране совпало с началом развития советской кибернетики и было связано с проникновением в педагогику идей и методов кибернетики, логики, статистики. Они позволили рассмотреть весь педагогический процесс с точки зрения управляемой системы, что помогло выявить ее наиболее уязвимые звенья.

Исследования проблемы оптимизации обучения привели к тому, что в педагогику стали проникать и широко использоваться точные статистические методы анализа учебного процесса, которые предоставляли возможность объективно судить о том, в какой степени труд учителя и ученика достигают поставленной цели. Анализ получаемых результатов позволяет выработать наиболее эффективные методы сообщения учебного материала и его усвоения. Результаты исследований подтвердили возможность повышения эффективности учебно-воспитательного процесса за счет введения в него программированного обучения. Однако при разработке принципов программированного обучения и особенно при реализации его на практике, к сожалению, не обошлось без крайностей. Особенно ярко они проявились в попытках противопоставить программированное обучение традиционному, в преувеличении значения "обучающих машин" и их возможностей, в преуменьшении роли учителя при введении программированного обучения [13].

В педагогической и психологической литературе того времени много работ, в которых авторы пытались дать однозначное определение программированному обучению. Множество различных мнений в формулировке этого явления, показывает, что исследователи понимали его по-разному, а поэтому отводили ему различное место в образовательном процессе.

А.Г. Молибог [29] определяет программированное обучение как "обучение по оптимальным программам с оптимальным управлением процессом обучения". В данном определении на первое место ставится оптимальность. Поскольку для каждого учащегося оптимальна своя программа, при достижении такой оптимальности можно говорить также об индивидуализации процесса обучения.

О научной организации учебного процесса при программированном обучении более подробно пишет В.П. Беспалько [7] "Программированное обучение является качественно новой дидактической системой. Ее возникновением мы обязаны соприкосновению кибернетики и педагогики. Программированное обучение, возникшее на стыке этих наук, плодотворно использует кибернетические принципы для управления педагогическим процессом". Из данного определения ясно, что кибернетические принципы обеспечивают научность управления при программированном обучении.

Н.Ф. Талызина [55] также отводит программированному обучению центральное место в решении проблемы научной организации учебного процесса: "программированное обучение... часть проблемы научной организации труда".

Группа английских дидактов и психологов Дж. Дэвис, К. Томас, Д. Опеншоу, Дж. Берд писали: "Разгадка секретов мастерства наилучших педагогов и изложение их в виде логических диаграмм и алгоритмов обучения представляет одну из основных задач программированного обучения. Программирование − научный процесс. Результат его − сильное сокращение времени". Авторы раскрывают суть программированного обучения, как научной алгоритмизации учебно-воспитательного процесса, а сильное сокращение времени в получении результатов говорит о его несомненной эффективности.

Академик А.И. Берг, руководитель направления программированного обучения в советской школе, отмечал: "Программированное обучение представляет собой новое педагогическое явление, соединяющее достоинства традиционного обучения с его дальнейшим усовершенствованием и развитием. Оно основывается на общих дидактических принципах педагогики и психологии. Вместе с тем, оно предъявляет ряд новых требований к содержанию, организации, методике и техническим средствам обучения". Академик указывает на то, что программированное обучение не надумано, а опирается на традиционное. Также становится понятным, что принципы программированного обучения во многом заимствованы у психологии и педагогики, а также у новой для того времени науки об управлении процессами – кибернетики. А.И. Берг обращает внимание на необходимость создания новых методик, учитывающих использование технических средств обучения и принципы программированного обучения.

Таким образом, программированному обучению приписывали ряд достижений, таких как индивидуализация и дифференциация, научная организация управлением процессом обучения и, как следствие, − повышение его эффективности. Это позволило нам предположить, что мультимедийное обучение позволит достичь столь же высоких результатов.

Раскрывая сущность программированного обучения, необходимо рассмотреть целый комплекс вопросов по улучшению структуры и содержания всего учебного материала, которые помогли бы оптимизировать в целом учебный процесс, по разработке программы управления самим процессом прохождения учебного материала, и способов оптимизации его изучения и усвоения, обеспечивающих непрерывное управление процессом обучения в целом.

Все элементы процесса обучения при программированном обучении приобретают научную обоснованность. Поскольку обучение − это процесс взаимный, включающий в себя деятельность учителя и учащихся, можно определить в нем прямые связи, направленные от учителя к ученикам, и обратные, идущие от учащихся к учителю. Прямая связь устанавливается в процессе обучения и воспитания учащихся во всех формах обучения, при применении различных методов и средств обучения. Обратная связь позволяет получить сведения о качестве, глубине, прочности усвоения учебного содержания, поступающие к учителю в ходе контроля знаний и умений, наблюдений за поведением учащихся и т. д.

Основным структурным элементом учебной деятельности при программированном обучении становится алгоритм, входящий в состав алгоритмических блоков специально составленной программы урока.

Различные авторы указывают на возможность и даже стратегическую важность использования НИТ (новых информационных технологий) в обучении биологии, организуются специализированные конференции, посвященные проблемам компьютеризации естественнонаучного образования. Наиболее перспективно использование в обучении средств мультимедиа (multimedia − средства мультимедийных информационных технологий, позволяющие одновременно использовать различные каналы обмена информацией между компьютером и окружающей средой), поскольку мультимедиа позволяет задействовать в процессе обучения все каналы передачи информации, максимально включить все виды памяти. По данным Г.А. Бордовского [19] и др. "...внимание во время работы с обучающей программой на базе мультимедиа, как правило, удваивается, поэтому освобождается дополнительное время. Экономия времени, необходимого для изучения конкретного материала, в среднем составляет 30%, а приобретенные знания сохраняются в памяти значительно дольше".

Все больше публикаций на тему обучения с использованием средств мультимедиа появляется в периодической печати, научные коллективы исследуют взаимодействие информационных технологий и образовательного процесса в целом.

Проводятся исследования, посвященные использованию компьютера в качестве средства обучения [5, 14, 16, 54] или как интерактивного эксперта. Все большее количество школ в обучении используют компьютеры последних поколений, оснащенные средствами мультимедиа [26, 27, 38, 39, 40]. Несмотря на кажущуюся дороговизну применения компьютеров в обучении, на самом деле качество предоставления информации, дешевизна ее обновления и дополнения, возможность использования компьютера в качестве библиотеки, видеопроигрывателя, аудиопроигрывателя и т. п., несомненно, в десятки раз окупает все изначальные затраты. Учителя-энтузиасты самостоятельно разрабатывают и проводят уроки биологии с использованием средств мультимедиа [9, 45, 52]. Но школе необходима научно обоснованная, эффективная методика использования средств мультимедиа в обучении биологии, которая решала бы проблемы современного биологического образования.

В своей практике учителя биологии часто сталкиваются с проблемами осуществления принципов наглядности и доступности на уроках общей биологии. Эти проблемы заключаются в сравнительно малой эффективности традиционных средств изобразительной наглядности, их низкой динамичности, малой реальности, что мешает лучшему усвоению материала учащимися.

В методических исследованиях Мамонтовой Е.А [61], Пугал Н.А. [46], Стародубцева В.Н. [54] и др. доказано повышение эффективности обучения биологии при использовании современных технических средств обучения, однако современная школа мало пользуется этими достижениями, поскольку разнообразие технических средств требует от учителя технической подготовки. Только компьютер, управляя средствами мультимедиа (в качестве библиотеки, аудио-, видеопроигрывателя и т. п.) позволяет облегчить учителю эту задачу при наличии научно обоснованной методики и педагогических программных средств (ППС).

Для развития современной массовой школы характерны тенденции гуманизации и дифференциации обучения. Использование на уроках методов мультимедийного обучения способствует усилению индивидуализации обучения.

С другой стороны, в связи с непрерывным развитием биологической науки принцип научности требует постоянной корректировки содержания биологического образования, эту задачу быстрее и проще выполнить при использовании электронных носителей информации и средств современных телекоммуникаций.

Процесс информатизации современного общества обусловливает необходимость научного обоснования методики использования средств новых информационных технологий в предметном обучении. Важность и своевременность создания и внедрения программного обеспечения и методики использования средств мультимедиа при обучении биологии определяют актуальность темы нашего исследования: "Использование методов мультимедийного обучения на уроках биологии".

Поскольку технической базой современной образовательной среды становится мультимедийный компьютер, а методической – цифровое представление информации, педагог получил мощное средство обучения – мультимедиа технологии. Оно даёт возможность передавать знания, исследовать мир не на уровне цифр, букв, слов, а средствами более выразительными и эффективными – на уровне интерактивных образов, методом мультимедиа-визуализации.

По мнению ряда ученых (А.А. Андреева [1], М.И. Беляева [6], А.А. Вербицкого [14], Г.А. Красновой [22], К.Г. Кречетникова [24], Н.В. Масловой [26], А.В. Соловова [53], Е.Ю. Осолоткиной [35],) полагающих, что текстовое строение учебников в условиях информационного общества становится пассивной, малопроизводительной формой представления знаний. Об этом свидетельствует основное противоречие между растущими массивами информации в современном мире и ограниченными возможностями их усвоения учащимися за время обучения.

Естественно, что переход к НИТ (новым информационным технологиям) обучения, создание условий для их разработки, апробации и внедрения, а также поиск разумного сочетания этих технологий с традиционными весьма сложен и требует решения целого комплекса психолого-педагогических, учебно-методических и других проблем. Психолого-педагогические аспекты «образовательного мультимедиа» нашли отражение в работах А.И. Каптерева [20], А.В. Осина [34], И.В. Роберт [44], С.Л. Христочевского [59]. Различные вопросы разработки средств мультимедиа-визуализации рассматриваются в работах М.И. Беляева [6], Л.Х. Зайнутдиновой [17], Г.А. Красновой [6], К.Г. Кречетникова [25], А.В. Соловова [53]. Созданию оригинальных способов компьютерной визуализации учебного материала, разработке новых методик его наглядно-образной интерпретации посвящены работы В.В. Агафонова, А.А. Андреева [2], В.П. Беспалько [8], Л.Х. Зайнутдиновой [17], Н.В. Масловой [26].

Авторы, изучающие феномен «образовательного мультимедиа», отмечают его недостаточную разработанность с позиций педагогики, психологии и методики обучения биологии. К принципиально новым средствам часто применяется старая методология и создаваемые пособия просто дублируют в электронной форме содержание печатных пособий.

Таким образом, мультимедийное обучение − персонализированный способ обучения, включающий процесс передачи знаний, формирования умений и навыков, ценностных отношений при условии одновременного использования зрительного, слухового, осязательного ощущений и мышления. При таком включении перечисленных ощущений и мышления задействованы все специфические виды памяти (зрительная, слуховая и др.), и потому знание и умения формируются полнее. Современные технические возможности позволяют создавать нужные для обучения мультимедийные комплексы, программы, моделирующие образовательную среду, создавать условия виртуального обучения. Названный вид обучения повышает эффективность усвоения биологических понятий, овладения исследовательскими умениями, обеспечивает повышение самостоятельной активности учащихся на уроке за счет индивидуализации процесса обучения под руководством автоматизированной обучающей системы с хорошим изображением изучаемых объектов и процессов живой природы.