Алтайский государственный университет, Алтайская государственная педагогическая академия, г. Барнаул

Аннотация

В статье рассматривается решение, основанное на использовании в учебном эксперименте современных информационно-коммуникационных технологий, а также приводится унифицированная схема изучения различных объектов и явлений окружающего мира.

This article discusses a solution based on the use of educational experiment of modern information and communication technologies, and provides a unified scheme of study of various objects and phenomena of the world.

Для организации учебного познания в области естественнонаучных дисциплин в школе используется целый арсенал специальных средств обучения, позволяющих проводить необходимые наблюдения и измерения. В настоящее время этот арсенал пополнился принципиально новыми решениями, основанными на использовании в учебном эксперименте современных информационно-коммуникационных технологий.

Развивающая образовательная среда AFS™ (далее – среда AFS™) – среда, обеспечивающая непрерывность, системность и преемственность образовательных программ по всем уровням и ступеням системы образования за счет внедрения в школьный эксперимент оборудования нового поколения, основанного на интеллектуальных измерительных технологиях, передовом программном обеспечении и единой базе методического сопровождения.

В ходе обучения с использованием этой среды учащиеся постепенно, переходя от простого к сложному, повышают информационную грамотность, а также развивают ключевые для современного специалиста навыки: проектное мышление, умение работать в интегрированной наукоемкой среде и применять полученные знания на практике при решении проектных задач.

Использование среды позволяет резко повысить роль эксперимента, поскольку существенно облегчает его подготовку, сокращает время проведения и повышает наглядность за счет новых возможностей сбора, обработки, передачи и представления информации.

Изучение любых объектов и явлений окружающего мира, будь то физические, химические, биологические объекты или явления, предполагает их описание и объяснение. При этом описание, чтобы оно было всесторонним и полным, необходимо проводить на качественном и количественном уровнях.

В качестве обязательной составляющей содержания образования в соответствующих курсах у учащихся должны формироваться методологические знания и общеучебные умения. Организация учебной деятельности такого рода предполагает, в частности, знакомство учащихся с различными методами научных исследований и соответствующей этим методам аппаратурой.

Первый этап изучения объектов и явлений окружающего мира связан с проведением наблюдений и постановкой специальных опытов, направленных на накопление фактического материала, подлежащего в дальнейшем систематизации, обобщению, выявлению связей, объяснению.

Постановка опытов может вестись в рамках объяснительно-иллюстративного метода обучения при доминирующей роли демонстрационного или лабораторного эксперимента. Накопление противоречивого фактологического материала позволяет использовать в обучении эвристический метод обучения. Проблемное изложение материала на данном этапе учебного познания позволяет знакомить учащихся с вопросами методологии учебного и научного познания. Но в любом случае эксперименты подобного вида проводятся в основном на качественном уровне.

Например, на уроках физики, приступая к изучению механического движения с кинематических позиций, обычно показывают различные движущиеся объекты, например, перемещающийся по демонстрационному столу и по наклонной плоскости детский автомобиль, качающийся на подвесе груз. Если эти объекты будут совершать движение в зоне включенного ультразвукового датчика расстояния, то только по форме отрезков, полученных на графике зависимости координаты от времени, можно познакомить учащихся с различными видами механического движения.

Следующий этап изучения объектов и явлений окружающего мира связан с переходом на язык величин. Особая роль здесь отводится исследовательскому методу обучения. Но этот метод может применяться не только в чистом виде, но и сочетаться с другими методами обучения. Эксперименты, необходимые для описания явлений с количественной точки зрения предполагают получение численных значений тех или иных величин. Именно эксперименты данного вида наилучшим образом позволяет провести среда AFS™.

В этом случае рекомендуется, чтобы изложение материала соответствовало циклу научного познания и наиболее полно применялся учителем частично-поисковый метод обучения.

Ориентация в учебном познании на обозначенный план позволяет выделить еще два вида экспериментов. Это модельные эксперименты и эксперименты, результаты которых предсказаны и подлежат проверке.

Что касается последних, они по технике исполнения принципиально не отличаются от экспериментов, проводимых на этапе качественного и количественного описания изучаемых объектов и явлений. Для их постановки также очень удобна среда AFS™.

Платформой программной части комплекса является среда проектирования виртуальных приборов LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench), представляющая собой язык графического программирования. Среда LabVIEW позволяет достаточно быстро создавать наглядные и приближенные к условиям натурного эксперимента установки для проведения эксперимента. Виртуальный эксперимент, как это следует из его места в структуре учебного материала, не заменяет натурный эксперимент. Он может предварять его, делать более наглядным, оттенять отдельные стороны и выполнять иные функции, характерные для эксперимента такого вида.

Естественно, что при проведении как натурного, так и виртуального эксперимента, подобного рассмотренному в предыдущем примере, целесообразно сделать ставку не на получение конкретного результата, и даже не на обучение способу выполнения одного опыта, а на обучение методу исследования, органической частью которого является эксперимент. Для этого все опыты должны выполняться по строго определенному плану, носящему обобщенный характер.

Среда AFS™ позволяет также объединить учебную и внеурочную деятельность, выраженную в использовании робототехнического комплекта (с конструктором LEGO MINDSTORMS EDUCATION через специальные адаптеры работают датчики Vernier, что расширяет возможности LEGO и позволяет интегрировать роботов в учебный процесс). Помимо этого, среда позволяет объединить образовательные учреждения субъекта РФ в сеть, для проведения совместных экспериментов, объединяя школьников в клубы по интересам.

Выводы

Представленная выше унифицированная схема изучения различных объектов и явлений окружающего мира, как на уровне дифференциации, так и на уровне интеграции разных наук и соответствующих им учебных дисциплин, ориентирована на глубокое проникновение в структуру учебного материала методологической составляющей, постановку естественнонаучных дисциплин на прочную экспериментальную основу. Роль среды AFS™ в данном процессе при должном ее использовании, систематическом выполнении экспериментов всех обозначенных видов будет весьма значительной.