МЕТОДИКА НАВЧАННЯ БІОЛОГІЇ ЯК ЗАГАЛЬНООСВІТНЬОЇ ДИСЦИПЛІНИ З ВИКОРИСТАННЯМ МУЛЬТИМЕДІЙНИХ ЗАСОБІВ У КОЛЕДЖІ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження, визначено об’єкт, предмет, мету, гіпотезу та завдання дослідження, охарактеризовано методи дослідження, розкрито наукову новизну та практичне значення дослідження, викладено відомості щодо апробації та впровадження результатів дисертаційного дослідження.

У першому розділі „Застосування комп’ютерних технологій навчання біології як педагогічна проблема“ висвітлені результати аналізу психолого-педагогічної, методичної літератури, постанов та нормативних документів Кабінету Міністрів України, Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України, програм міжнародних організацій з питань впровадження комп’ютерних (мультимедійних) технологій у навчальний процес загалом та з біології у коледжі зокрема.

Аналізуючи сучасний рівень комп’ютеризації навчальних закладів України різних рівнів акредитації, зробили висновки, що рівень забезпеченості комп’ютерами ВНЗ І-ІІ рівнів акредитації є достатнім і відповідає нормативам Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України (7, 6 студентів на 1 комп’ютер, замість 15 осіб). Проте, рівень комп’ютеризації навчальних закладів України є нижчим за показники європейських країн та Росії, значно поступається таким країнам, як США, Південна Корея та Японія (18; 12; 2; 2,5 та 2,75 особи відповідно на 1 комп’ютер).

Узагальнення результатів аналізу науково-педагогічної та методичної літератури, дало можливість визначити, що основною функцію сучасних комп’ютерів є виконання швидкісних складних обчислень, переробка, збереження, пошук і трансформація усіляких видів інформації на всіх рівнях її використання від державного і глобального до побутового й індивідуального. Метою створення комп’ютерних технологій навчання є інтенсифікація та підвищення якості навчального процесу.

Розглянуто технічні можливості сучасних комп’ютерів, створених спеціально для задоволення освітніх цілей, та охарактеризовано їх похідні: інтерактивні дошки, лабораторії-аудиторії на базі мультимедійних систем, шкільні комп’ютери, мікроскопи.

На основі аналізу робіт науковців у галузі використання можливостей комп’ютера визначено, що з середини 90-х рр. ХХ ст. комп’ютери стали більш доступними для індивідуального використання, особливо у якості інтелектуальних систем навчання та контролю.  Їх дидактичні можливості  є достатньо широкими. Як зазначають І.А. Зязюн, О.М. Пєхота та І.В. Роберт, використання комп’ютера у навчальному процесі спрямоване переважно на розв’язання існуючих або нових дидактичних задач та створення складних абстрактних теоретичних понять шляхом їх моделювання. Спираючись на аналіз літератури та педагогічний досвід викладання біології у коледжах, ми змогли виділити основні функції комп’ютерів у навчально-виховному процесі з біології у коледжі, а саме: засіб наочності, контролю, база даних, експертна система та управління-менеджмент навчально-виховного процесу. 

На основі аналізу наукової літератури установлено, що у вищій школі, використовують персональні комп’ютери п’ятого покоління, які працюють за допомогою системних та прикладних засобів, можуть об’єднуватися у комп’ютерні мережі та підключатись до всесвітньої мережі Інтернет. Розвиток Інтернет та супутникового зв’язку дали початок новій формі навчання – дистанційній, яка, починаючи з 1990р. полегшує доступ до освіти, як територіально, так і у часі (навчання впродовж життя).

На основі порівняння наявних у педагогічні літературі тлумачень навчальних комп’ютерних програм конкретизовано їх визначення як програмного продукту, призначеного для використання в навчально-виховному процесі з метою підвищення його ефективності. Аналіз наукових робіт  Н.Є. Мойсеюк, В.П. Волинського, М.Ф. Юсупової, в яких  висвітлені різноманітні класифікації комп’ютерних засобів навчання, дозволив стверджувати, що для використання в навчально-виховному процесі студентів вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації найдоцільніше використовувати програмно-педагогічні засоби, що відповідають характеристикам навчальних, комбінованих програм.

Аналіз змісту представлених на сучасному ринку комп’ютерних програмних навчальних засобів з біології дозволив зробити висновок, що на сьогоднішній день не існує  програмно-педагогічних засобів з біології, які були б рекомендовані Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України для використання у вищих навчальних закладах І-ІІ рівнів акредитації.

 З’ясовано, що сучасною тенденцією розвитку використання комп’ютерної техніки в навчанні біології є розробка, нагромадження та апробація конкретних методик навчання кожного  біологічного розділу, конструкторів уроків, загальних текстових програм. Тому основною науково-методичною роботою в цій галузі є: аналіз та узагальнення наявного комп’ютерного навчання інших предметів (інформатика, фізика, математика) та перенесення цього досвіду на навчання біології; створення методик, адаптованих до масового використання в коледжах на заняттях з біології; підготовка викладачів біології до використання комп’ютерних технологій на заняттях.

У ході констатувального етапу експерименту були проведені опитування, бесіди та анкетування 43 викладачів та 837 студентів  першого року навчання коледжів. Було з’ясовано, що більшість викладачів (98%) вважають застосування комп’ютерних технологій необхідним; 72% опитаних викладачів використовують комп’ютерні технології в навчальному процесі епізодично. Серед причин наводилися: недостатня забезпеченість вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації комп’ютерними навчальними програмами з біології, недостатня комп’ютерна грамотність викладачів біології, відсутність науково обґрунтованої методики навчання біології студентів вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації за допомогою засобів мультимедії.

Анкетування викладачів та студентів показало їх зацікавленість в тому, щоб узяти участь експерименті з використанням мультимедії, 98% з 837 опитаних студентів мали бажання застосовувати комп’ютерні технології на заняттях з біології, 2% відповідали негативно, або не могли дати відповіді на це питання, 85% респондентів мають вдома комп’ютер та використовують його  під час підготовки до занять.

Вирішенню питання недостатньої комп’ютерної грамотності викладачів сприяють курси підвищення кваліфікації викладачів або курси користувачів комп’ютерної техніки. На державному рівні в Україні діють дві програми: „Intel ® Навчання за ради  майбутнього“ та Microsoft „Партнерство в навчанні“, розроблені спеціально для викладачів навчальних закладів усіх рівнів акредитації.

Аналіз праць П.Я. Гальперіна, В.В. Давидова, Д.Б. Ельконіна, М. Д. Левітова, Н.Ф. Тализіної дав можливість з’ясувати особливості психолого-педагогічних аспектів комп’ютеризації навчально-виховного процесу у вищій школі та виявити їх вплив на психічні стани студентів, серед яких слід виділити: мотиваційний аспект, облік індивідуальних особливостей та активізацію навчального процесу, розширення можливостей та способів подання навчальної інформації, зміну методів та форм навчальної діяльності, контроль за діяльністю студентів.

У другому розділі „Методичні засади використання мультимедійних засобів навчання біології“ досліджено історичний розвиток мультимедійних технологій, класифікації, можливості застосування; охарактеризовано  графічні формати, звук, зображення та текст мультимедійних програм; визначено рівні інтерактивності мультимедійних програм; умови їх використання у навчальному процесі з біології; досліджено можливості використання мультимедійних засобів в навчально-виховному процесі з біології в коледжі.

Наведено сутнісні характеристики: навчальної інформації (визначення, вимоги, принципи розробки та умови її ефективного використання на заняттях з біології); наочності (цілі, основи ергономічного проектування та художнього конструювання засобів візуалізації навчальної інформації та умови їх ефективності у навчально-виховному процесі з біології в коледжі); технології (системи вказівок, методів, засобів, форм, які ведуть до реалізації мети). Визначено особливості педагогічних технологій (опрацьованість та алгоритмізація конкретних дій, визначеність та чіткість етапів, кроків, операцій, які ведуть до мети) та мультимедійних технологій (залучення текстової, акустичної, відео інформації та анімації для активізації правої півкулі головного мозку з метою оптимізації процесу навчання).

Виявлено та охарактеризовано особливості курсу біології як загальноосвітньої дисципліни коледжу у порівнянні із аналогічними курсами загальноосвітніх шкіл та професійно-технічних навчальних закладів. Відповідно до навчальної програми „Біологія“ для ВНЗ I - II рівнів акредитації, кількість годин курсу становить 68, які зазвичай мають бути опановані студентами протягом одного семестру. У порівнянні із курсом біології середньої загальноосвітньої школи, курс коледжу виглядає достатньо інтенсивним, оскільки, згідно із навчальною програмою „Біологія. 10 -11 класи“ 2010 року, у 10 та 11 класах загальноосвітньої середньої школи виділяється 104 години для академічного та рівня стандарту (по 52 години на рік, 1,5 годин на тиждень). Кількість годин біології у класах профільного рівня значно більша, проте програма може бути реалізована у вищих навчальних закладах I - II рівнів акредитації, які здійснюють підготовку молодших спеціалістів з напряму біологія та медицина. У професійно-технічних навчальних закладах, залежно від профільної та рівневої диференціації, на курс біології та  основ екології може бути виділено 85, 95 чи 105 годин.

Програмою для загальноосвітніх шкіл передбачено 14 резервних годин біології (4 в 10 кл. та 10 в 11 кл.). У програмі з біології для вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації вони повністю відсутні. Також відсутні практичні роботи та семінари.

Спираючись на дидактичні принципи навчання, описані в працях М.І. Жалдака, В.В. Лапінського, М.І. Шута, методичні вимоги щодо розробки засобів мультимедія візуалізації і їх впровадження у навчальний процес, досліджені у роботах  В.В. Безуглого, В.П. Беспалько, В.Ф. Заболотного,  І.Ю. Сліпчук, розроблено ряд навчальних мультимедійних лекцій з курсу біології для студентів коледжів, представлений за допомогою програми Microsoft PowerPoint. Дані лекції є частиною програмно-педагогічного засобу „Біологія“.

Навчальні мультимедійні лекції відповідають принципам теорій мультимедійного навчання, когнітивного навантаження, подвійного кодування Павіо, моделі робочої пам’яті Бедлі, та порадам світових експертів у галузі мультимедійних презентацій Р.Майєра та К.Аткінсона, окрім того, є активно-операційними за рівнями інтерактивності В.Ф. Заболотного.

Експериментальний програмний засіб, зміст та структура якого обґрунтовані у нашому дослідженні, складається: з 5 частин: основної – лекцій, кожна з яких присвячена окремій темі та містить текст, гіперпосилання, ілюстрації, таблиці, моделі, анімацію та відео фрагменти; додаткової – словника біологічних термінів; контрольно-оцінної – питань та задач; методичної – окремих методичних рекомендацій викладачам та студентам для роботи з мультимедійним курсом; джерельної –  переліку джерел, які були використані під час розробки курсу „Біологія“.

Оцінювання рівня знань студентів здійснювалося відповідно до основних критеріїв оцінювання навчальних досягнень учнів загальноосвітніх навчальних закладів за такими параметрами: рівень теоретичних знань з біології, вміння їх застосовувати на практиці, наявність навичок роботи з комп’ютером під час самостійної роботи та підготовки до семінарських занять.

У розділі розкрито розроблені у дослідженні методичні рекомендації для викладачів щодо підготовки і проведення лекцій, семінарів з біології в коледжі за допомогою програми Microsoft PowerPoint.

У третьому розділі „Експериментальна перевірка ефективності методики навчання біології з використанням мультимедійних технологій в коледжі“ представлено організацію та хід педагогічного експерименту , під час якого відбувалося навчання біології в коледжах з використанням обґрунтованого і розробленого автором програмно-педагогічного засобу „Біологія“, наведені результати експерименту та їх аналіз.

Основне завдання експерименту полягало в оцінюванні ефективності навчання біології із застосуванням експериментального програмно-педагогічного засобу „Біологія“ у порівнянні з традиційною системою навчання, яку виявили в рівнях навчальних досягнень студентів (діагностичні зрізи), а також в їх суб’єктивному ставленні до процесу навчання з використанням комп’ютерних засобів (анкетування).

Планування та проведення педагогічного експерименту, обробка експериментальних даних були побудовані за вимогами та методикою, описаними у працях В. Журавльова, Дж. Гласа, Дж. Стенлі, А. Киверялга, А.П. Бєляєвої.

У експерименті взяли участь 837 студентів  першого року навчання коледжів: які були умовно розділені на експериментальну та контрольну групи по 423 та 414 особи, відповідно.

Експеримент проводився в реальних умовах усталеного у вищих навчальних закладах І-ІІ рівнів акредитації процесу навчання біології за чинними на час його проведення навчальною програмою і планом. Рівень біологічних знань студентів був приблизно однаковим, оскільки до експерименту не залучалися коледжі, для яких біологія є профілюючим предметом.

Середній бал оцінки студентів експериментальної групи (на кінець експерименту) зріс на 1,2 балів (з 6,4 до 7,6 ), а контрольної –  на 0,6 балів (з 6,6 до 7,2), приріст знань (Д) становить 0,6. Коефіцієнт якості знань К(%) студентів експериментальної групи зріс у 1,8 разів (з 44,6% до 79,91%), а контрольної – у 1,3 рази (з 50,5% до 68,12%).

Відчутно зменшилась кількість студентів з нижчими рівнями навчальних досягнень: початковий рівень навчальних досягнень в експериментальних групах знизився з 5 % (21 студент) до 0,95% (4 ст.) проти контрольних – з 2,4% (10 ст.) до 1,2% (5 ст.); середній –  з 52,5% (222 ст.) до 19,15% (82 ст.) в експериментальних групах проти контрольних з 47,1% (195 ст.)  до 30,7% (127 ст.).

Підвищилась чисельність студентів з  достатнім рівнем навчальних досягнень з 41,8% (177 ст.) до 69,7%  (295 ст.) в експериментальних групах проти контрольних з 48,8% (202 ст.) до 64,5%  (267 ст.) і високим – з 0,7% (3 ст.) до 10,2% (43 ст.) в експериментальних групах проти контрольних з 1,7% (7 ст.)  до 3,6% (15 ст.).

Висновок підтверджується результатами розрахунку критерію Пірсона (χ² ≈ 16,92, у порівнянні зі стандартним значенням χ² ≈ 7,81). Педагогічна ефективність експериментальної методики також доводиться позитивним значенням приросту знань студентів експериментальних груп (Д=0,6).