Е.И. Африна, зав. кафедрой физики и информатики гимназии ? 1567
А.Ю. Уваров, зав. лабораторией "Телекоммуникация в образовании"
Научного Совета по комплексной проблеме "Кибернетика"
Российской Академии Наук

Описание опыта работы по телекоммуникационному проекту курса "Естествознание-5".



Уже более десяти лет тому назад, еще при разработке первой программы информатизации образования, стало ясно, что "информатизация образования" - это, прежде всего, изменение содержания, методов и организационных форм общеобразовательной подготовки школьников. Методы и формы учебной работы должны меняться в той мере, в какой на них "нарисованы" составляющие нового содержанию обучения. Обновленное содержание образования вместе с поддерживающими этот процесс средствами вычислительной техники должно стать основой всех "учебных программ нового поколения", которые пора предложить сегодняшней школе и школьникам - будущим жителям информационного общества XXI века.

Работа над созданием одного из первых таких курсов началась семь лет назад в рамках проекта "Мир вокруг нас", в котором участвовали педагоги из нескольких городов России (Барнаул, Воронеж, Красноярск, Москва, Рязань) и авторы курса "FAST" из Центра исследований и разработки учебных программ Педагогического колледжа Гавайского университета.

Проект "Мир вокруг нас" показал, что новые информационные технологии (компьютерная коммуникация, учебное видео) могут обеспечить совместную работу педагогов и школьников в нескольких городах. Эти средства поддерживали процесс непрерывной переподготовки педагогов, осваивающих новые формы учебной работы, способствовали взаимному методическому обогащению учителей, позволили им овладеть новым содержанием обучения.

Наш опыт показал, что новые информационные технологии поддерживают внедрение новых методов и организационных форм учебной работы в условиях современной школы даже в тех случаях, когда в работе принимают участие учителя, принадлежащие к различным педагогическим культурам, отличающиеся друг от друга опытом работы, методической и предметной подготовкой.

В ходе выполнения проекта стали ясны основные составляющие курса естествознание для пятого класса, который может придти на смену курсам "Природоведение" или "Естествознание", изучаемым сегодня в 5-х классах общеобразовательных школ. В основе нового курса лежат: - накопленный за последние годы отечественный опыт преподавания естественнонаучных дисциплин; - некоторые методические разработки и материалы авторов курса FAST-1, созданного в Гавайском университете США; - разработки лаборатории "Телекоммуникация в образовании" НСК РАН по использованию компьютеров и средств телекоммуникации в учебном процессе.

Как известно, уже в начальной школе на уроках природоведения дети знакомятся с различными явлениями природы, учатся проводить несложные наблюдения и опыты. Курс естествознания в пятом классе - это первая ступенька на пути к дальнейшему систематическому изучению биологии, географии, физики, химии и экологии в средней школе. Основная задача курса - формирование у школьников навыков проведения эмпирических исследований.

Учащихся осваивают приемы работы, необходимые любому естествоиспытателю: химику, биологу, физику, географу. В качестве основного предметного материала было выбрано изучение процессов роста растений, а также влияние на эти процессы различных внешних условий.

Разработанный нами курс естествознания - это вводный курс, знакомящий школьников с основами естественнонаучной практики и методологии. В его содержании можно выделить несколько составляющих: физическую, химическую, географическую, биологическую, экологическую, технологическую и компьютерную. Это разделение достаточно условное, поскольку на самом деле все они очень тесно связаны друг с другом.

Наличие "компьютерной составляющей" позволяет осуществить параллельную координацию и взаимную связь курсов информатики и естествознания, что дает возможность использовать навыки работы с ПЭВМ для подготовки и правильного оформления результатов исследований, проведенных учащимися во время уроков и при выполнении домашних заданий, а также для обмена этими материалами и результатами по электронной почте.

В программу курса включены следующие аспекты подготовки будущего естествоиспытателя:

умение обращаться с простейшими приборами;
знание основных методов измерений и способов представления полученных результатов в виде таблиц, диаграмм и графиков;
знакомство с правилами приближенных вычислений и навыки использования калькулятора для проведения простейших расчетов;
умение вести журнал лабораторных исследований;
знание научной терминологии и ее правильное применение;
навыки систематизации полученных данных;
оценка достоверности полученных результатов;
умение сопоставлять и описывать результаты экспериментов, выполненных в разных условиях;
навыки работы с дополнительной литературой;
умение пользоваться текстовым и графическим редактором для оформления результатов экспериментов, подготовки отчетов и статей.
Курс начинается с вводного лабораторного практикума, при выполнении которого учащиеся знакомятся с работой в лаборатории, оборудованием и техникой выполнения измерений. Уже на первом уроке при рассмотрении жизни растений выявляется необходимость количественной оценки процессов их роста (измерение длины стеблей и площади поверхности листьев, объема и массы отдельных частей растения).

Знакомство с результатами влияния внешних условий на рост растений приводит к необходимости измерения температуры и изучения процессов теплообмена, испарения и конденсации. Рассматривая питание и дыхание растений, действие на них света, естественно знакомить ребят со свойствами воды и растворов, с капиллярными явлениями, со свойствами газов и составом воздуха, с простейшими оптическими приборами (лупой и микроскопом).

В конце курса рассматриваются экологические проблемы, связанные с загрязнением воды и воздуха. Изучение материала проводится на основе экспериментальных данных, полученных учащимися в процессе лабораторных исследований на уроке и дома. Для записи результатов экспериментальной работы учащимся предлагается лабораторный журнал (тетрадь на печатной основе), в котором они на каждом уроке ведут свои записи. Туда же они вклеивают некоторые из своих отчетов и материалы, подготовленные на компьютере. По итогам каждой серии опытов в классе проводится обсуждение полученных результатов наблюдений, экспериментальные данные систематизируются.

Демонстрационный эксперимент используется гораздо реже, чем фронтальные опыты, проводимые самими учащимися. Для проведения этих опытов используется простейшее оборудование, которое обычно доступно или может быть изготовлено самими учащимися в любой школе.

Первые месяцы занятий работа учащихся оценивается в основном по записям в лабораторном журнале, по участию в обсуждении материалов на уроке и по результатам проверки домашних заданий. Последние подобраны таким образом, что являются звеном, связывающим на каждом занятии изучение нового и закрепление пройденного материала. Домашние задания предполагают проведение простых опытов или наблюдений, а также работу с различной литературой.

В конце второй четверти появляется возможность оценивать отчеты учащихся, их доклады-сообщения на уроках-конференциях и материалы, подготовленные ими для "публикации" в компьютерной сети. Кроме того, для контроля знаний учащихся могут использоваться тесты, которые включают в себя как небольшие вопросы по изученному материалу, так и задания, связанные с проверкой экспериментальных навыков.

Во втором полугодии главное внимание уделяется подготовке и проведению научно-практических конференций. Здесь обсуждаются результаты, полученные учащимися в ходе лабораторных исследований и самостоятельных наблюдений. В программу входят конференции, посвященные исследованиям по загрязнению воздуха и воды, по изучению способов проращивания семян, влиянию тепловых процессов на круговорот воды в природе и другие.

Таким образом, разработанный нами курс представляет собой интегрированный учебный предмет, в рамках которого школьники:

знакомятся с естественнонаучной методологией;
осваивают методы наблюдения и описания явлений живой и неживой природы;
изучают элементы физики, химии, биологии и экологии;
осваивают технику выполнения измерений и использования индикаторов;
развивают навыки чтения, письма, счета;
для обработки и анализа результатов наблюдений и измерений;
осваивают и совершенствуют навыки использования компьютеров и компьютерной коммуникации;
знакомятся со способами коммуникации, общепринятыми в научном сообществе;
развивают коммуникативные навыки, осваивают техники совместной работы в группе;
знакомятся с окружающей их природой, а также с природой и культурой жителей других регионов страны (сопоставляя "чужое" с местной окружающей средой и культурой);
знакомство со способами коммуникации, общепринятыми в научном сообществе, позволяет им понять, что деятельность естествоиспытателя по своей природе является совместной и всегда выполняется коллективно;
знакомство с техниками продуктивной совместной работы в составе "группы сотрудничества".
В ходе изучения курса развитие коммуникативных навыков и техники групповой работы особенно важны для понимания роли и значения подготавливаемых учащимися с помощью компьютера письменных отчетов и материалов, передаваемых и получаемых школьниками по электронной почте, а также выступлений на научно-практических конференциях.

Разработанный курс ориентирован на формирование и развитие навыков межличностного взаимодействия учащихся. Большая часть исследовательской работы выполняется школьниками индивидуально или в составе малых групп. Это создает предпосылки для выработки у школьников умения работать сообща, доводить работу до конца, чувствовать себя "членом творческого коллектива".

Организация совместной деятельности, выполнение школьниками лично значимой продуктивной работы помогает решить часто возникающие проблемы "развития активности" и "формирования интереса" к процессу учении.

Школьники осваивают базовые навыки работы естествоиспытателя: - выполнение стандартных лабораторных процедур и правил техники безопасности при работе в лаборатории; - методику разработки и осуществления достоверных измерений, наблюдений, сбора результатов, построения и использования графиков, убедительного представления результатов исследования; - приемы организации и планирования своей работы, а также работы в составе группы.

В соответствии с разработанной программой, курс изучается в течении двух лет - в пятом и шестом классе. Возможны различные варианты организации занятий. Один из них - шесть часов в неделю: два часа за счет естествознания, два часа за счет информатики и еще два - за счет уроков труда.

Другой вариант может быть осуществлен при другом (приемлемом для данной школы) количестве учебных часов, но любой вариант должен включать все три основные составляющие курса: естественнонаучную, технологическую и компьютерную. Занятия проводятся в условиях лаборатории, компьютерного класса и школьной мастерской.

На большинстве занятий учащиеся, как любой современный исследователь, должны иметь доступ к лабораторному оборудованию для проведения экспериментальной работы, к компьютерам для обработки полученных материалов и результатов наблюдений, к компьютерной сети для обмена материалами со своими коллегами в других школах и городах.

В настоящее время использование компьютеров является само собой разумеющимся в работе любого исследователя. На уроках естествознания школьники, моделируя работу исследователя, осваивают технику подготовки отчетов о проделанной работе, а сами отчеты становятся предметом обмена информацией по электронной почте.

"Компьютерная компонента" курса включает в себя:

освоение текстового редактора и подготовку значительного количества собственных текстов;
освоение файловой системы, сохранение подготовленных текстов в виде файлов;
изучение устройств постоянной памяти компьютера, ведение архива подготовленной информации на гибких дисках;
освоение коммуникационного программного пакета для обмена корреспонденцией по электронной почте.
Кроме того в качестве дополнительного материала рассматриваются:

графический редактор как средство подготовки иллюстраций к собственным творческим работам учащихся;
электронные таблицы как средство оформления и обработки результатов исследований;
издательская система как средство подготовки печатных материалов по результатам исследований и обмена корреспонденцией по определенным темам.
Возможность обмена корреспонденцией с помощью глобальной компьютерной сети открывает широкие перспективы для использования подготовленных школьниками материалов на уроках естествознания, родного и иностранного языка (например, при обмене с зарубежными партнерами, для которых изучаемый школьниками иностранный язык является родным). Выработка навыков письменной речи, изучение лексики и грамматики на реальном "живом" материале, изучение различных стилей деловой и научной корреспонденции - вот далеко не полный перечень затрагиваемых здесь тем.

Возможность обмена однородной информацией по электронной почте открывает перспективу организации "сетевых групп сотрудничества" в масштабах города, региона или страны в целом. Их участниками могут стать педагоги и школы, в которых изучается аналогичный материал, а также зарубежные школы-партнеры, где учебные курсы включают в себя изучение аналогичных вопросов. Такая организационная форма обмена корреспонденцией подразумевает определенную координацию, осуществляемую обычно модератором.

В состав учебно-методического комплекта по этому курсу входит методическое руководство для координатора подобной конференции, которое содержит практические рекомендации по:

выбору тем курса для обмена подготовленными материалами;
выбору тем сообщений, носящих общий, не привязанный к конкретным изучаемым темам характер;
организации последовательного обмена сообщениями и использовании полученных по сети материалов на уроках.
В методическом руководстве для учителя приведены примеры писем координатора "сетевой группы", учителей и учащихся, а также рекомендации по правилам поведения участников компьютерной сети. В основе работы "сетевой группы" лежат те же принципы группового сотрудничества, которые используются на групповых занятиях в классе.

Таким образом, работа в сети помогает учащимся лучше осознать технику сотрудничества и межличностной коммуникации, которую они осваивают на занятиях в классе.

Работа учителя по программе этого курса имеет некоторые особенности. Предполагается, что занятия по данному курсу ведет педагог, специализирующийся на преподавании одной из естественнонаучных дисциплин (физика, биология, география, химия) и получивший специальную дополнительную подготовку по работе в компьютерном классе, знакомый с методикой организации и проведения лабораторных работ и групповой работы с учащимися. Значительный объем подготовки учителя к урокам по данному курсу (фронтальные лабораторные работы проводятся с учащимися на большинстве уроков), необходимость работать в компьютерном классе или с компьютерами, установленными в лаборатории, а также регулярный просмотр материалов, поступающих по электронной почте, обуславливают дополнительные требования к работе педагога.

Работа по программе предлагаемого курса естествознания существенно отличается от методики преподавания традиционных курсов природоведения или естествознания в пятом классе; она требует ряда умений и навыков, которые пока не входят в число обязательных при подготовке преподавателей этого предмета. Поэтому практической работе учителя по предлагаемому интегрированному курсу должна предшествовать обязательная курсовая подготовка и сертификация педагогов.

Как показывает опыт, для полного освоения соответствующих педагогических техник учителю требуется не менее двух лет практической работы. Этот процесс становится менее болезненным, если учитель прямо на своем рабочем месте может получать практические советы и помощь работающих в сети коллег из других школ и методиста. Вместе с трудностями, работающий по этому курсу учитель получает и существенные преимущества: кроме "создания условий для исследовательской работы учащихся" организация работы по программе данного курса обеспечивает и самому учителю условия, для своей собственной исследовательской работы, регулярных контактов с коллегами, быстрого профессионального роста.

Существенно, что обучение учащихся технике коллективной работы поддерживается использованием этой техники учителями при организации своей коллективной работы. Обучение учащихся использованию средств новой информационной технологии поддерживается использованием этих средств педагогами для своей профессиональной работы.

Система курса создает для работающих с ним педагогов благоприятные условия для овладения и использования элементов культуры информационного общества, стимулирует их к тому, чтобы воспроизводить эти условия при организации работы учащихся.

Методическая система данного курса естествознания включает в себя способы оперативной методической поддержки учителей, позволяющие им практически освоить и закрепить новые приемы работы, изученные в ходе специально организуемой курсовой подготовки, которая предшествует введению новой программы в школе.

Компьютерная коммуникация помогает создать сетевой "клуб" педагогов-единомышленников, решающих сходные задачи и поддерживающих профессиональное общение, не покидая своих рабочих мест. В методическую систему курса встроены совместные телекоммуникационные проекты учащихся и постоянный сетевой мониторинг работы учителей, осуществляемый методистом, который проводил их начальную подготовку.

В настоящее время основные усилия по реформе образования в России сосредоточены на создании нового поколения учебников и учебно-методических пособий. При этом акцент в первую очередь делается на изменении фактической стороны содержания учебных материалов. Заметно меньше внимания обращается на изменение средств и способов деятельности, на идущий сейчас процесс "информатизации образования" - перестройки МЕТОДОВ и организационных ФОРМ обучения в соответствии с требованиями становящегося информационного общества. Главные среди этих требований - включение в состав содержания общего образования большой группы новых деятельностных составляющих (умение работать с информацией, способность эффективно сотрудничать при выполнении работы в группе, продуктивно планировать свою работу и т. п.).

Предлагаемый курс естествознания для пятого и шестого класса - первый пример кардинальной реконструкции традиционного учебного предмета в соответствии с требованиями подготовки учащихся к жизни в информационном обществе.

Ясно, что соответствующие преобразования необходимы и для других учебных дисциплин. Впереди очень большая работа. Мы надеемся, что наш опыт привлечет внимание к этой новой но крайне многообещающей, области педагогических исследований и разработок.

Одна их последних редакций материалов этого курса в феврале 1998 года получила одобрение Департамента общего среднего образования Минобразования России на заседании Экспертного совета по общему образованию Министерства общего и профессионального образования РФ, где эти материалы были рекомендованы к изданию с грифом "Допущено Департаментом общего среднего образования Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации", а также к включению в официальное издание Министерства общего и профессионального образования РФ каталог-справочник "Российский учебник" на 1999/2000 учебный год.

Литература.

[1] Уваров А.Ю. ЭВМ на пути в школу, "Информатика и образование", No. 1, 1986, стр. 13-18.

[2] Uvarov A., Young D. A New Generation Science Curriculum and Computer Communication, "Distance Learning and New Technolo- gies in Education", Proceedings of ICDED'94, Moscow, 1994, pp. 193-994.

[3] Aфрина Е.И. Современный урок, Москва, изд-во "Педагогика", 1971г.

[4] Африна Е.И. Сборник "Методические рекомендации по организации и проведению научных исследований на уроках физики", Москва, изд-во МГИУУ, 1981 г.

[5] Pottenger F., Young D. The Local Environment, FAST-1, Foundational approaches in Science Teaching, Curriculum Research & Development Group, University of Hawaii, Honolulu, 1992.

[6] Африна Е.И., Медведев О.Б., Уваров А.Ю., Учебный предмет для школы информационного века, "Информатика и образование", No. 2, 1996.