Наглядное обучение биологии: теоретические и методические аспекты

Совершенствование учебно-материальной базы общеобразовательной школы - одно из главных условий повышения уровня учебно-воспитательного процесса. Учебное оборудование стало неотъемлемой частью урока, так как работа с ним для учащихся - это и источник новых знаний, и средство для усвоения, обобщения, повторения изученного материала. В методике преподавания биологии разработаны различные приемы использования учебного оборудования на уроках.

Учебно-материальной базой преподавания биологии является рационально организованный и оборудованный кабинет, в котором созданы условия для размещения, хранения и использования учебного оборудования. В настоящее время промышленность производит большое количество учебных пособий, их номенклатура, необходимая для оснащения кабинета биологии, определена нормативным документом «Типовые перечни учебного оборудования и учебно-наглядных пособий для общеобразовательных школ». Перечни учебного оборудования по биологии включают около 500 наименований.

Курс биологии в школе призван вооружить учащихся элементарными знаниями о предметах и явлениях природы, о простейших взаимосвязях между нами, а также о взаимодействии человека и природы. Ведущими методами работы в области биологии являются методы естественных наук: наблюдение в природе, наблюдения в классе, экскурсии, опыты, практические работы.

Однако в условиях классных занятий не всегда возможно непосредственно наблюдать, видеть предметы и явления в естественном состоянии. В этом случае необходимые представления и понятия могут быть сформированы с помощью наглядных средств обучения, в которые входят таблицы и картины, натуральные объекты, раздаточный материал, кинофильмы и кинофрагменты, мультимедийное оборудование. На уроках биологии эти наглядные пособия можно использовать в различных сочетаниях в зависимости от темы и цели урока.

Наглядность является необходимым и закономерным средством образовательного процесса на всех этапах изучения биологии в средней школе. Однако учитель биологии должен дифференцированно подходить к пониманию термина «наглядность» так как его используют для выражения разных педагогических понятий.

Различают такие понятия, как принцип наглядности, наглядность как средство обучения и наглядное пособие.

Термином «наглядность» обычно обозначают принцип, которым руководствуется учитель в процессе обучения биологии. Наглядность обеспечивает единение чувственного и логического, конкретного и абстрактного, содействует развитию абстрактного мышления, во многих случаях служит его опорой.

Наглядность как средство обучения предназначена для создания у учащихся статических и динамических образов. Она может быть предметной или изобразительной.

Понятие «средство наглядности» или «наглядное средство» очень близко по содержанию с понятием «наглядное пособие», но значительно шире по объему. Так, например, опыт, демонстрирующий фотосинтез, видеоролик, рисунок на доске, рисунки в учебнике принадлежат к средствам наглядности, но не являются наглядными пособиями.

Наглядные пособия - это конкретные объекты, используемые учителем на уроке. Они могут быть в виде коллекций, гербария, живых растений и животных, таблиц с рисунками и схемами, муляжей, аппликаций, раздаточного материала, дидактических карточек. Наглядные пособия, выражающие биологическое содержание изучаемых предметов и явлений - основные средства обучения, а различные приборы, инструменты, техническое оборудование вспомогательные.

Наглядное пособие одно из средств умственного развития. Они занимают определенное место в обучении ученика, но не определяют всего хода учения. Современный учитель имеет большой выбор наглядных пособий. Причем, наглядные средства обучения совершенствуются и становятся все более удобными и эффективными для выполнения поставленных учителем задач. Современные условия обучения вынуждают учителя не только применять наглядные пособия, но и думать насколько они способствуют выполнению поставленных задач. Наглядные средства могут способствовать лучшему усвоению знаний, быть нейтральными к процессу усвоения или тормозить понимания теоретического материала.

Результаты обучения зависят во многом от того, насколько обогащен он разнообразными средствами обучения, а также от мастерства учителя, который эти средства использует. Совершенствование содержания образования закономерно требует совершенствования форм, методов, приемов и средств обучения. Создание средств обучения находится в тесной связи с развитием техники, передовым педагогическим опытом.

Успех обучения также зависит от правильной организации всей мыслительной деятельности ребенка. Наглядность обучения становиться одним из факторов, влияющих на характер усвоения учебного материала. Средства наглядности обеспечивают полное формирование какого-либо образа, понятия и тем самым способствуют более прочному усвоению знаний, пониманию связи научных знаний с жизнью. Использование средств наглядности в учебном процессе всегда сочетается со словом учителя. Проводя самостоятельные опыты, ученики могут убедиться в истинности приобретаемых знаний, в реальности тех явлений и процессов, о которых рассказывает учитель. А уверенность в истинности полученных сведений, убежденность в знаниях делают их осознанными, прочными. Средства наглядности повышают интерес к знаниям, делают более легким процесс их усвоения, поддерживают внимание, содействуют выработке у учащихся эмоционально-оценочного отношения к сообщаемым знаниям.

Дидактические исследования о применении наглядности, о сочетании средств наглядности и слова учителя, проведенные под руководством профессора Л.В. Занкова и в научно-исследовательском институте школьного оборудования под руководством С.Г. Шаповаленко, В.Г. Болтянского и Л.П. Прессмана, позволили определить некоторые общие правила применения средств наглядности.

Прежде чем отобрать для урока тот или иной вид наглядности, необходимо продумать место его применения в зависимости от его дидактических возможностей. При этом следует иметь в виду, в первую очередь, цели и задачи конкретного урока и отбирать такие наглядные пособия, которые четко выражают наиболее существенные стороны изучаемого на уроке явления и позволяют ученику вычленять и группировать те существенные признаки, которые лежат в основе формируемого на данном уроке представления или понятия.

От учебных задач зависит и выбор одной из форм сочетания наглядности и слова учителя. В одних случаях источником знания выступает наглядное пособие, а слово учителя выполняет функцию руководства восприятием учеников. Наглядные пособия могут служить опорой для создания связей между фактами, явлениями, недоступных непосредственному наблюдению, а слово учителя побуждает к наблюдению и направляет детей на осмысливание, истолкование сделанных наблюдений.

При обобщении, повторении изученного материала источником знания о фактах, явлениях или их связях выступает слово учителя, а наглядность выполняет функцию подтверждения, иллюстрации, конкретизации словесного сообщения или является отправным пунктом сообщения, содержащего сведения о явлениях и связях, недоступных непосредственному восприятию. Наглядные средства могут служить основой для самостоятельной работы учащихся. В этом случае учитель лишь определяет задание и направляет деятельность учащихся.

Средства наглядности используются на всех этапах процесса обучения биологии: объяснение нового материала, закрепление знаний, формирование умений и навыков, выполнение домашних заданий и проверка усвоения учебного материала. Средства обучения применяются не только на уроке, но и при других формах обучения биологии.

Наглядные средства обучения на уроках биологии и их классификация

Важным методом изучения биологии в школе является наблюдение. Однако не всегда можно провести наблюдения предметов и явлений природы в естественном состоянии. В этом случае необходимые представления и понятия могут быть сформированы с помощью наглядных средств обучения.

Средства наглядности на основании их характера и значения в обучении биологии можно разделить на две группы: основные и вспомогательные.

Основные средства:

реальные (натуральные);
знаковые (изобразительные) средства;
вербальные средства.

Вспомогательные средства:

технические средства обучения (ТСО);
лабораторное оборудование (ЛО).

Рассмотрим средства наглядности в соответствии с их классификацией.

Реальные (натуральные) средства наглядности

Натуральными живыми пособиями служат специально подобранные растения. Это могут быть комнатные растения, принесенные со школьного участка или с экскурсии, животные в аквариумах, инсектариях, террариумах и клетках в уголке живой природы.

К натуральным препарированным пособиям относятся гербарии, влажные препараты, микропрепараты, коллекции, скелеты позвоночных животных и отдельные их части, чучела, раздаточный материал для практических работ.

Демонстрация живых растений и животных в качестве раздаточного материала требует заблаговременной их подготовки. Выбор этих объектов определяется программой, местными условиями и требованиями по охране природы. Кроме сбора объектов в природе, растения можно специально высеять на участке, чтобы приготовить раздаточный материал, а вредителей, поселившихся на растениях учебно-опытного участка, собрать для коллекций, для использования в качестве раздаточного материала по зоологии. При работе с гербариями и коллекциями следует учитывать, что этот материал дает неполное представление о живых организмах. Поэтому его следует использовать в комплексе с другим оборудованием, помогающим понять свойства изучаемых организмов.

Кроме высушенных натуральных объектов - гербариев, коллекций семян, соцветий, плодов, шишек - в курсе 6 класса и коллекций насекомых, отдельных частей тела животных (перья, кости, чешуя, раковины) - в курсе 7 класса используют влажные биологические препараты, которые монтируют между двумя стеклянными пластинами и опускают в склянку с консервирующей жидкостью. Приготовленные таким образом влажные препараты позволяют изучить внутреннее и внешнее строение организмов в их натуральных размерах. Среди них можно назвать следующие препараты: «Корни бобового растения с клубеньками», «Развитие лягушки», «Развитие насекомого», «Аскарида», «Внутреннее строение речного рака» и другие. С помощью этих препаратов изучают внутреннее строение животных, фазы развития насекомых.

Одним из важнейших видов натуральных учебных пособий являются микропрепараты. Они не заменимы в познании клеточного строения организмов, а также других микроскопически малых природных объектов, таких как бактерии, плесневые грибы, споры грибов, мхов и папоротников, пыльца растений, клетки крови.

Микропрепараты делятся на:

постоянные, изготовленные фабричным путем специально для обучения;
временные, приготовленные учителем для урока или на уроке самими школьниками.

Постоянные микропрепараты представляют собой тончайшие срезы тканей организмов, их органов. Клетки в большинстве своем не имеют окраски и потому, даже при большом увеличении микроскопа, бывает трудно рассмотреть внутриклеточные структуры, в том числе ядро. В связи с этим клеточные микропрепараты окрашивают специальными красителями для придания им большей наглядности. Учителям обязательно надо предупреждать детей о том, что цвет не является естественным для микроструктур. Чтобы можно было разобраться в изучаемом микропрепарате, его используют в комплексе с изображением микрофотографией или таблицей.

Временные препараты так называются потому, что не сохраняются долго. После ознакомления с микрообъектом временный препарат смывается с предметного стекла. Приготовление микропрепарата - один из обязательных видов умений, формируемых в курсе биологии, начиная с 6 класса.

Коллекции являются важным средством наглядности. На уроках биологии часто используют коллекции, которые представляют монтаж натуральных объектов, объединенных определенной тематикой. Например, коллекции могут быть использованы при изучении внешнего строения организмов или их частей, например, «Коллекция плодов и семян», «Представители отрядов насекомых». Такие коллекции называются морфологическими. Их используют для сравнения объектов, выявления черт схожести и различия. Для изучения роли животных в природе существуют другие учебные коллекции, например, «Насекомые - опылители луговых растений», «Насекомые - вредители хлебных культур», «Повреждения хвойных деревьев короедами». Выяснять взаимосвязи в органическом мире, рассматривать онтогенетическое развитие организмов, прослеживать общебиологические закономерности помогают общебиологические коллекции. Например, «Развитие тутового шелкопряда», «Развитие майского жука», «Защитные приспособления у животных». Технологические коллекции демонстрируют продукты, получаемые из природных материалов, например, «Каменный уголь и продукты его переработки», «Зерновые культуры и крупы, получаемые из них».

Препарированные скелеты и чучела животных. Для изучения строения позвоночных животных на уроках используют препарированные скелеты рыбы, лягушки, ящерицы, змеи, курицы и кошки и их отдельные кости. Используются также чучела таких животных, как голубь, кролик, суслик.

Знаковые (изобразительные) средства наглядного обучения

Обеспечить все уроки натуральными объектами не представляется возможным не только потому, что надо бережно относиться к природным ресурсам, но и в связи с тем, что не все можно принести в класс и не все можно увидеть на живых объектах. Раскрытие процессов, закономерностей живой природы требует включения в учебный процесс специально разработанных изобразительных пособий. Они выполняют большую и очень важную роль.

Изобразительные пособия отличаются очень большим разнообразием. К ним относятся объемные, такие как - муляжи и модели и рисованные - таблицы, учебные иллюстрации, карты, репродукции картин, портреты ученых, дидактический раздаточный материал.

Учебные иллюстрации как наглядное средство

Иллюстрации органически входят в содержание учебника, создавая конкретный зрительный образ биологических явлений и фактов. Рассматривая учебник как источник знаний, учащимся необходимо учитывать информацию, которую содержат иллюстрации. Определяя приемы работы учащихся с учебником, учителю следует продумать и работу с иллюстрационным материалом.

Основная работа с иллюстрациями должна осуществляться на уроке. В учебнике биологии иллюстрации даны к каждому параграфу и работать с ними удобнее, чем с учебными картинами. По рисунку в учебнике ученику легче разобраться во всех деталях. Можно, не выбиваясь из общего ритма работы класса, задержаться на несколько мгновений на деталях, привлекших особое внимание.

Иллюстрации учебника биологии многообразны. Это и схематические изображения растений, животных, строение организма и отдельных органов, рисунки природных сообществ, редких организмов, иллюстрации биологических процессов.

Учащихся надо приучать видеть в иллюстрациях не «развлекательную картинку», а важный, научно достоверный источник знаний. Ни одна иллюстрация, относящаяся к теме урока, не должна остаться без внимания. Учитель может ставить следующие задачи в процессе работы с иллюстрациями:

обращаться в ходе изложения как к наглядным иллюстрациям своего рассказа;
проводить совместный с учащимися анализ, чтобы объяснить сущность, основные черты биологического процесса;
сформировать у учащихся точные и четкие представления о микроскопическом препарате с помощью рисунков в учебнике с надписями и стрелками;
проследить биологические процессы в динамике через сравнение нескольких иллюстраций, изображающих одно и то же явление в разное время, например, рост и развитие проростка растения из семени;
активизация познавательных процессов через самостоятельную работу, например, сделать развернутые подписи-комментарии к иллюстрациям;
создание определенного эмоционального настроя, для этого педагогу необходимо четко продумать, какие из иллюстраций к данному параграфу будут рассмотрены в классе, а какие учащиеся будут анализировать, выполняя домашнее задание. Разъясняя домашнее задание, необходимо дать указания и к работе с иллюстрациями, включить в него вопросы, ответы на которые могут быть получены главным образом из иллюстраций.

Картина как наглядное средство

Картина как наглядное средство обучения известна с XIX века. В образовательном процессе (на уроке и во внеклассной работе) применяется в виде:

настенных демонстрационных картин большого формата;
в виде иллюстративного материала индивидуального и группового пользования в альбомах сюжетных картинок;
в лентах иллюстраций (открыток, вырезок) к эпидиаскопу;
в виде рисунков в учебниках.

Картины могут быть специально созданы к отдельным темам учебной программы, репродукции художественных полотен известных мастеров также могут служить полезным учебным пособием.

Картины обладают одной особенностью, которая объясняет их систематическое применение в школе: художник изображает основные признаки предметов и явлений в более концентрированном виде, чем это встречается в жизни. Вынесение основного на передний план обеспечивает возможность четкого отделения главного от второстепенного. Изобразительные средства способствуют яркому, образному, полному восприятию картины, стимулируют речь ученика.

На уроках картины используются для решения различных учебных задач: они могут быть источником новых знаний, материалом для обобщения, иллюстрацией рассказа учителя или ученика, средством мотивации. Достоинства учебных картин - их большая информационная емкость, достигаемая художественностью изображения изучаемого объекта, отсутствие несущественных деталей, могущих отвлечь внимание детей, статичность. Крупное изображение позволяет длительно фиксировать внимание учащихся на изучаемом явлении, направлять его на существенное, главное. Используя учебные картины, учитель знакомит школьников также и с приемами работы, которые потом найдут место при самостоятельной деятельности учеников с раздаточным материалом не только печатного, но и предметного характера, то есть с помощью картин формирует общеучебные умения. В педагогическом плане существенно и то, что картины как своеобразные художественные произведения оказывают на учащихся сильное эмоциональное воздействие, тем самым, усиливая восприятие учебного материала. В то же время работа с картинами является своеобразной базой для понимания живописи, что важно для формирования личностных результатов обучения учащихся. На уроках биологии можно использовать репродукции картин И.И. Шишкина «На севере диком…», «Сосны, освещенные солнцем, «Рожь», «Корабельная роща», которые позволяют увидеть, как осуществляется в природе борьба за существование, проследить модификационную изменчивость при изменении условий внешней среды. Путешествие по природным зонам России, помогут осуществить картины великих живописцев, которые изображают различные пейзажи, например, «Весенняя полярная ночь», «Тундра» А. Борисова, «Тайга» А. Васнецова, «Степь» А. Саврасова, морские мотивы И. Айвазовского. На уроках зоологии используются репродукции картин художников анималистов. Анималистика - это жанр изобразительного искусства, который тесно связан с изображением животных. Русский художник Ватагин создал целую галерею запоминающихся портретов животных: «Голова мартышки» «Мартышка Диана» «Детство бегемота», а Е. Тихменев картины «Охота с беркутом», «Зубры в зимнем лесу», «Затравленный волк», «На току». Все картины и их репродукции играют роль в эстетическом воспитании учащихся на уроках биологии. На уроках должны использоваться портреты выдающихся ученых-биологов.

Учебные таблицы

Таблицы различаются по назначению и оформлению. Основу одних из них составляют художественно выполненные изображения изучаемых объектов или соответствующие фотоснимки, объединенные общей темой, например, таблицы с изображениями животных, растений, например, «Съедобные и ядовитые грибы» «Хвойные и лиственные растения», «Птицы лесов и водоемов». Существуют печатные и рельефные таблицы. Рельефные таблицы - красочные изображения предметов, представляющие барельефы из пластика. Неглубоким рельефом выделены контуры организма, системы органов, части органа. Рельефная таблица, иллюстрирующая внутреннее строение клетки, растения или животного, позволяет школьнику в доступной форме освоить учебный материал. Рельефные материалы отличаются красочным оформлением, поэтому они вызывают интерес у учеников и помогают им запоминать теорию.

Среди наглядных пособий изобразительного типа довольно широко могут применяться экспозиции плакатного типа. Они предназначаются для постоянного вывешивания. Это цитаты, цифры, наиболее важные правила, формулировки, то, что учащийся должен прочно запомнить.

Учебные карты

На уроках биологии используют карты: например, зоогеографические карты, карты растительности, карты охраняемых территорий, экологические карты региона. Их применяют для ознакомления учащихся с распространением определенных объектов или при изучении вопросов охраны природы. Так, например, зоогеографические карты показывают размещение животных, их численность, миграции, в связи со средой обитания. На общих зоогеографических картах отображают различные классы, типы и группы животных.

Модели, макеты, муляжи

Модели, макеты, муляжи - это трехмерные изображения биологических объектов в уменьшенном или увеличенном виде. Модели могут быть плоскостные и объемные, статические и динамические, например плоскостная модель, демонстрирующая работу клапанов сердца, или аппликативная модель внутреннего строения жука. Объемная модель сердца фабричного изготовления дает возможность детально ознакомиться с особенностями его внешнего и внутреннего строения. Многие статические модели разбираются. Это позволяет изучать внешнее и внутреннее строение органа, например, модели строения цветка, глаза, уха, почки человека. Динамические модели, как правило, знакомят с процессами, протекающими в организме. К ним относятся магнитные модели «Биосинтез белков», «Законы Менделя», «Цикл размножения мха», «Модель биогеоценоза». Модели используются как демонстрационные пособия при объяснении учебного материала и проверке знаний учащихся. В качестве демонстрационных пособий на уроках биологии применяются муляжи плодов, овощей и фруктов. Муляжи - это пособия, которые точно копируют натуральные объекты. Фабрично изготовлены следующие муляжи «Набор плодов гибридных и полиплоидных растений с исходными формами», «Плодовые тела шляпочных грибов». Они показывают форму, размеры, окраску природных объектов. Их используют в тех случаях, когда нет возможности применить натуральный объект или натуральный объект по какой-либо причине не дает учащимся полного представления о нем.

Рассмотренные выше средства обучения, принято было бы относить к демонстрационным средствам, потому, что они чаще всего выступали в роли иллюстраций к объяснению темы. Однако в связи с требованиями ФГОС, в учебном процессе существенно увеличилась доля самостоятельной деятельности учащихся, и соответственно изменило, расширило функции всех средств обучения, включая демонстрационные средства. В современной школе и картины, и таблицы, и коллекции, и модели, и муляжи нередко выступают как материал для самостоятельного индивидуального наблюдения, как средство организации самостоятельной познавательной учебной деятельности ученика.

Вербальные средства

К вербальным средствам на уроках биологии относится дидактический материал, который является письменной формой речи, общения и обучения. Этот вид учебного оборудования представляет собой печатное пособие, по которому учащиеся самостоятельно выполняют задания преподавателя. К ним относятся структурно-логические схемы, таблицы, графики, диаграммы, схематические рисунки, графические приемы на классной доске.

Структурно-логические схемы как средство наглядного обучения

На современном этапе в соответствии с требованиями ФГОС делается упор на деятельностный и компетентностный подходы.

Компетентность — общая способность и готовность личности к деятельности, основанные на знаниях и опыте, которые приобретены в процессе обучения и ориентированы на самостоятельное участие личности в учебно-познавательном процессе, а также направлены на успешную интеграцию личности в социум.

Для реализации многоаспектного подхода в школьном образовании необходима активизация учебной и познавательной деятельности учащихся. Особыми дидактическими возможностями в достижении поставленной выше цели обладают структурно-логические схемы как технология формирования культуры научного познания. Актуальность применения структурно-логических схем на уроках неоспорима, потому что в школу приходит поколение детей с клиповым мышлением, предпочитающих нетекстовую, наглядно-образную информацию, испытывающих трудности в восприятии длительной линейной последовательности — однородной и моностильной информации, в том числе и книжного текста.

Перечислим достоинства структурно-логических схем:

зрительное восприятие структурно-логических схем намного эффективнее за счёт чёткой структуры смыслового содержания темы, которое преподносится с учетом законов логики: анализа, синтеза, сравнения, суждения;
демонстрируют содержание темы при оптимальной смысловой и информационной нагрузке: информация представлена в удобном для восприятия виде, логика подачи информации не даёт двусмысленной интерпретации;
омогают ученику восстанавливать целостную картину из смысловых фрагментов;
учитывают образ мышления современных учащихся, предпочитающих нетекстовую, наглядно-образную информацию;
обеспечивают концентрацию внимания за счет структурированности смысловых отрезков, на которых базируются понятия, суждения, умозаключения;
структурно-логическая схема, активизируя различные виды мышления, обеспечивает осмысленное усвоение требуемого содержания материала;
− структурно-логическая схема в воображении учащегося создаёт целостную картину изучаемого материала при помощи наглядно-образной систематизации материала, основанной на ассоциативных и логических связях понятий, суждений, умозаключений;
способствуют формированию культуры научного познания, в основе которого лежит умение устанавливать причинно-следственные связи.

Структурно-логические схемы могут быть 3 видов:

«Следование» – алгоритм, в котором суждения, умозаключения, понятия имеют однократную последовательную связь;

«Циклическая» – алгоритм, в котором выявлены смысловые аналогии, повторяющиеся по заданному логической цепочкой циклу в причинно-следственной связи;

«Образно-наглядная» - алгоритм, который строится на основе образа в причинно-следственной связи понятий, суждений, умозаключений по заданной проблеме исследования.

Рассмотрим технологию создания структурно-логической схемы.

При разработке структурно-логической схемы надо опираться на исходный материал содержания учебного предмета, так как СЛС предполагает установление логических взаимосвязей в текстовом источнике с целью понимания авторского замысла.
Выбирается проблема, аспект, явление для разработки и приемлемый вид структурно-логической схемы для решения поставленной задачи.
Устанавливаются причинно-следственные связи и графически выстраиваются в схеме. Можно использовать свойства геометрических фигур, которые помогут в установлении смысловых связей.
Выбираются ключевые понятия, факты, которые становятся основой смыслового взаимодействия с опорой на логические связи.
Ассоциации и логические связи, представляемые в такой схеме, обнаруживают себя, с одной стороны, из возможного прочтения этих понятий, с другой стороны, - в виде достаточно конкретного, однозначного, аргументированного вывода, который формулируется благодаря представленным связям.

Образно-наглядная структурно-логическая схема представляет самый сложный вид схем, поэтому она требует комментария. Главное - разъяснить образ, на основе которого она сделана, и идею выстраивания логических связей.

С помощью логико-смысловых моделей решаются следующие задачи:

логическое выстраивание материала, правильный отбор информации;
выделение причинно-следственных связей и закономерностей исторического развития;
соединение вербального и визуального каналов информации, что способствует повышению усвояемости материала;
предоставление инструментария для анализа исторического процесса.

Конструирование модели включает следующие процедуры:

в центр будущей системы помещается объект конструирования: тема, проблемная ситуация и т.п.;
определяется набор координат – «круг вопросов» по проектируемой теме, в число которых могут включаться такие смысловые группы, как цели и задачи изучения темы, объект и предмет изучения, содержание, способы изучения, результат;
определяется набор опорных узлов – «смысловых гранул» для каждой координаты, путем логического или интуитивного определения узловых, главных элементов содержания или ключевых факторов для решаемой проблемы;
осуществляется перекодирование информационных фрагментов для каждой гранулы, путем замены информационных блоков ключевыми словами или словосочетаниями.
выполняется ранжирование гранул и расстановка на координатах путем выбора оснований и формирование однорядовых шкал.

В процессе применения структурно-логических схем на уроках биологии сокращается время обучения при одном и том же качестве знаний; повышается качество знаний при одном и том же времени обучения; увеличивается количество изучаемой информации при одном и том же уровне знаний и тех же временных затратах.

Структурно-логические схемы – распространенный вид графического отображения взаимосвязей между разными частями целого. В биологии схемы, как правило, показывает иерархическую структуру чего–либо, например, классификацию живых организмов, используются схемы для изображения биологических процессов, круговорота веществ в природе.

Таблица

Таблицы являются наиболее известными формами дидактического материала. С некоторой долей условности можно сказать, что таблица – это схема, на которой отсутствуют стрелки взаимосвязей. Несмотря на их отсутствие, линейная связь между клетками таблицы подразумевается, а характер этой связи указывается в заголовочной строке верхней или заголовочном столбце (левом) таблицы. В биологии используются как наглядное пособие таблицы «Группы тканей человеческого организма» или «Сравнительная характеристика групп организмов разных царств живой природы», «Генетический код».

Умение работать с таблицей генетического кода - обязательное требования к предметным результатам обучения биологии.

Графики

Графики в отличие от схем показывают относительные изменения одного или нескольких показателей в зависимости от каких-то условий, а не устойчивые связи. Графики, как наглядный материал для более углубленного изучения темы, используются, чтобы проиллюстрировать характерные особенности структуры, взаимосвязи и динамику явлений, представить возможность проведения качественного анализа изучаемых процессов и явлений, выявить общие закономерности и тенденции, иллюстрировать результаты анализа и обобщения сведений, фактов.

Диаграммы

Диаграммы - самый распространенный вид вербальных наглядных пособий; основное их назначение ― наглядно выразить количественные соотношения.

Диаграммы можно подразделить на столбиковые, квадратные, многоугольные, кубические, круговые, кольцевые, фигурные и объемные. Нередко в одном наглядном пособии могут сочетаться различные виды диаграмм; кроме того, каждый вид может быть усложнен.

Столбиковые диаграммы применяют для графического выражения абсолютных величин. Чаще всего столбики на них располагают по принципу от больших к меньшим. На них изменение явления можно показать не только в пространстве, но и во времени. В последнем случае новая величина строится в противоположном направлении.

Как наглядные пособия иногда применяют сочлененные и совмещенные диаграммы, с помощью которых можно показать динамику нескольких явлений.

Иногда в качестве наглядных пособий применяют подвижные столбиковые диаграммы. Они удобны тем, что при изменении количественных показателей чертить новую диаграмму не нужно, необходимо заменить лишь основные показатели и соответственно высоту столбиков, выражающих новые количественные показатели.

В биологии часто применяют круговые диаграммы. Они уместны тогда, когда нужно показать удельный вес определенного явления в общей сумме их. Правила построения таких диаграмм несложны. Подобно столбиковым круговые диаграммы также могут быть подвижными. Круговые диаграммы могут составлять целую серию и выражать отдельные, иногда мало связанные друг с другом закономерности. Большую и разнообразную группу диаграмм составляют фигурные диаграммы, на которых величины выражены масштабными рисунками-силуэтами.

Схематические рисунки

Фигурные диаграммы, таблицы и схемы имеют некоторые общие черты со схематическими рисунками самого различного содержания. Их достоинства состоят в том, что в отличие от картин и фотографий они освобождены от второстепенных деталей, основное содержание выступает в них четко и выразительно. Поэтому рисунки содействуют быстрому достижению целей обучения. Очень часто применяются рисунки-разрезы, на которых изображают внутреннее строение органов, клеток, тканей. Возможности схематического рисунка в биологии поистине безграничны.

Графические приемы на классной доске

Мы вели речь о выполнении рисунков на бумаге и другом материале тушью, красками или карандашом. Но в практике преподавания биологии нельзя забывать и о классной доске, роль которой иногда незаслуженно принижается. Известный методист-географ И. И. Заславский писал: «...когда я замечал, что ни мое объяснение, ни демонстрируемое пособие должного представления у учащихся не создает, моя рука невольно тянулась за мелом, и на доске появлялся экспромтом рисунок, может быть, не всегда удачный, но зато почти всегда всех удовлетворявший».

Рассмотрим некоторые основные положения, относящиеся к рисунку на доске. Достоинства таких рисунков значимы, прежде всего, потому, что рисунки предельно обобщены, а, следовательно, основная идея выступает в них особенно рельефно и четко. Рисунок появляется на доске постепенно, и это способствует более яркому выделению его отличительных структурных черт, повышает обучающую ценность. Штрих за штрихом, линия за линией вместе с объяснением возникает он на доске и служит обобщенным выражением зрительного образа объекта, запечатлеваемого в сознании. Обобщенность и последовательность выражения -- важнейшие достоинства рисунка как вида наглядности.

Рисунок на доске может служить также хорошим средством проверки знаний. Если представления ученика достаточно четки, он сможет изобразить с помощью рисунка то или иное явление. Если, наоборот, представления расплывчаты, рисунок не получится.

По некоторым темам полезно использовать цветной мел. Он нужен для выражения разноплановости явлений. Например, мелки удобны для изображения особенностей чувствительности систем организма к тем или иным воздействиям.

Вспомогательные средства

Технические средства обучения

Совершенствование современных образовательных технологий является одним из основных ресурсов повышения качества образования. С введением ФГОС в школе появилась новизна современного урока. Перед учителями ставится задача не только дать обучающимся знания, но и научить их самостоятельному поиску, т.е. научить учиться. Именно это и становится залогом успешной адаптации в стремительно меняющемся обществе. Для того чтобы иметь хорошие результаты в обучении, необходимо повышать познавательную активность учеников и интерес к своему предмету. В этих целях используются на уроках различные современные образовательные технологии, в том числе информационно-коммуникационные.

Информационная технология обучения – это педагогическая технология, использующая специальные способы, программные и технические средства для работы с информацией. Современные информационные технологии подразумевают научные подходы к организации учебно-воспитательного процесса с целью его оптимизации и повышения эффективности, а также постоянного обновления материально-технической базы образовательных учреждений.

Рассмотрим направления в развитии ИКТ:

универсальные информационные технологии: текстовые редакторы, графические пакеты, системы управления базами данных, процессоры электронных таблиц, системы моделирования, экспертные системы;
компьютерные средства телекоммуникаций;
компьютерные обучающие и контролирующие программы, электронные учебники;
мультимедийные средства.

На последни х стоит остановиться подробнее, т. к. именно с мультимедийными средствами обучения сегодня связывают развитие ТСО в образовании. Применение презентаций в учебном процессе связано с мультимедиа.

Термин «мультимедиа» произошёл от слияния двух латинских слов: multum — много и media, medium — средство, соединение, сочетание. Использование термина «мультимедиа» в системах современных информационных технологий означает соединение в компьютерной среде всего многообразия инструментальных средств, которые позволяют представлять разные информационные модели реального мира, создавая системный эффект наиболее полного его восприятия человеком.

Инструментальные средства, которые обеспечивают автоматическое создание базовых элементов (текста, графики, звука и видеоинформации) и позволяют их соединять в одном программном модуле (мультимедийном приложении) или создавать готовый программный продукт на компакт-диске (мультимедийный продукт), принято называть средствами мультимедиа, или мультимедийными средствами обучения.

Под мультимедийным приложением следует понимать воспроизводимый программный модуль, в котором базовые элементы мультимедиа соединены между собой интерактивным пользовательским интерфейсом в целую информационную систему мультимедиа.

Под термином «гипермедиа» понимается программированный метод управления сюжетными элементами в единой структуре «сценария» мультимедийного приложения.

Мультимедийные приложения (продукты, программы) могут быть использованы для организации обучающей среды, применимой в разнообразных обучающих контекстах, в которых учащиеся усваивают учебный материал и участвуют в диалоге с учениками и педагогами. Таким образом, учебные мультимедиа могут являться эффективным средством наглядного обучения.

Виды мультимедийных средств обучения (МСО):

светотехнические: учебные видеофильмы, диафильмы;
звукотехнические: учебные CD, магнитофонные записи;
средства программного обучения: обучающие программы, web-технологии, сайты, блоги, базы данных, форумы, чаты, тестовые модули.

Задачи применения мультимедийных средств обучения в образовательном процессе:

стимулирование когнитивных процессов познания учащихся, в первую очередь влияющих на восприятие и осознание учебного материала;
повышение мотивации познавательной деятельности учащихся;
разнообразие форм обучения, расширение количества и доступности различных источников информации, обеспечение удобства её получения;
уменьшение противоречий между возрастающим потоком информации и ограниченным временем на её изучение;
развитие навыков совместной работы и коллективного познания;
повышение общекультурного уровня обучающихся, способствование их эстетическому воспитанию.

Основные требования при использовании мультимедийных средств обучения:

Находить наиболее рациональное применение как отдельных видов МСО, так и их комплексного сочетания.
Соблюдать логическое построение, последовательность и ясность в демонстрации рассматриваемых предметов, явлений и процессов.
Выделять главное в содержании информации; по возможности исключать из визуального и звукового ряда посторонние предметы и звуки, не относящиеся к изучаемому процессу и отвлекающие внимание учащихся от сосредоточенного рассмотрения основного в данной теме.
Соотносить длительность показа и разъяснения отдельных фрагментов учебного материала с их сложностью и значимостью в изучаемой теме.
Учитывать психолого-педагогические особенности восприятия нового материала учащимися при первоначальной его демонстрации.
Так, например, применение интерактивной доски на уроке даёт учителю ряд преимуществ:

можно полностью управлять любой компьютерной демонстрацией - выводить на экран доски презентацию, репродукции картин, картинки, схемы, создавать и перемещать объекты, запускать видео и интерактивные анимации, выделять важные моменты цветными пометками, работать с любыми компьютерными программами, например, разгадывать всем классом кроссворд, выполненный в программе Exсel, вписывая ответы в клетки прямо на экране;
всю проведенную в ходе урока работу, со всеми сделанными на доске записями и пометками, можно сохранить в компьютере для последующего просмотра и анализа, в том числе и виде видеозаписи;
работая на доске электронным маркером как мышью, можно быстро и наглядно показать тот или иной прием работы сразу всему классу;
благодаря наглядности и интерактивности, класс вовлекается в активную работу, обостряется восприятие, повышается концентрация внимания, улучшается понимание и запоминание материала. Включенные в состав программного обеспечения интерактивной доски различные спецэффекты позволяют акцентировать внимание учеников на наиболее существенных фрагментах урока;
при подготовке к уроку не обязательно использовать интерактивную доску, достаточно иметь на компьютере то же самое программное обеспечение, что и для интерактивной доски. Это позволяет готовить и подбирать нужные материалы к уроку на любом компьютере, например, домашнем;
можно применять свои ранее созданные презентации, без каких- либо изменений или переработать их с использованием возможностей интерактивной доски, сохранив изменения в данном программном обеспечении.

Эти преимущества позволяют сделать уроки разнообразными, динамичными и интересными. Интерактивную доску можно использовать для демонстрации и анализа художественных текстов, проведения различных композиционных игр, составления схем и таблиц, проверки знаний, изучения и закрепления нового материала, организованного в презентацию.

В отличие от обычных технических средств обучения ИКТ позволяют не только насытить обучающегося большим количеством готовых, строго отобранных, соответствующим образом организованных знаний, но и развивать интеллектуальные, творческие способности учащихся, их умение самостоятельно приобретать новые знания, работать с различными источниками информации.

На уроках и факультативах по биологии и во внеурочное время можно использовать ЭОР «Анатомия - 8», энциклопедия Кирилла и Мефодия, «Уроки биологии 10-11», электронные энциклопедии «Зоология» и «Ботаника», «Открытая биология».

Также следует учитывать продолжительность непрерывного применения технических средств обучения в ходе организации образовательного процесса.

Классы	Непрерывная длительность (мин), не более
Классы	Просмотр статистических изображений на учебных досках и экранах отраженного свечения	Просмотр динамических изображений на учебных досках и экранах отраженного свечения	Просмотр телепередач	Работа с изображение на индивидуальном мониторе компьютера и клавиатурой	Прослушивание аудиозаписи	Прослушивание аудиозаписи в наушниках
1-2	10	15	15	15	20	10
3-4	15	20	20	15	20	15
5-7	20	25	25	20	25	20
8-11	25	30	30	25	25	25

В заключение необходимо остановиться на сложностях и недостатках применения мультимедийных средств обучения в учебном процессе, которые раскрывают также проблемы создания и применения учебных презентаций:

Не все учащиеся и не в любой учебной ситуации могут воспользоваться той свободой, которую предоставляют мультимедийные средства в процессе организации самостоятельной работы и в самообучении.
Рассеивание внимания. При использовании сложных и запутанных способов представления информации, нарушении логики изложения материала в угоду красочности и насыщенности предоставляемой информации часто возникает рассеивание либо отвлечение внимания учащихся. Более того, возможности учащихся в одновременном использовании различных органов чувств ограничены, что может сказаться негативно на образовательном потенциале мультимедийных материалов.
Отсутствие выборочной обратной связи зачастую приводит к невозможности учитывать индивидуальные особенности учащегося.
Ограниченность компьютерного моделирования. Никакое мультимедийное средство обучения не сможет в полной мере заменить натуральные объекты и реальные опыты.
Недостаточная подготовленность педагогов и обучающихся к использованию в своей работе средств мультимедиа, а также в процессе организации совместной познавательной деятельности. В связи с этим ряд традиционных форм и методов обучения не сочетается с применением МСО и требует своего совершенствования.
Достаточно высокая сложность создания мультимедийных материалов и продуктов.
Технические сложности и ограничения, связанные в конечном итоге с компетентностью педагога в области применения информационно-коммуникационных технологий, а также с учётом их в своей работе.

Учебная презентация

Презентация к уроку используется в качестве наглядного пособия или зрительного ряда. Рассмотрим основные требования к презентации.

Требования к содержанию мультимедийной презентации:

соответствие содержания презентации поставленным дидактическим целям и задачам;
соблюдение принятых правил орфографии, пунктуации, сокращений и правил оформления текста (отсутствие точки в заголовках и т.д.);
отсутствие фактических ошибок, достоверность представленной информации;
лаконичность текста на слайде;
завершенность (содержание каждой части текстовой информации логически завершено);
объединение семантически связанных информационных элементов в целостно воспринимающиеся группы;
сжатость и краткость изложения, максимальная информативность текста;
расположение информации на слайде (предпочтительно горизонтальное расположение информации, сверху вниз по главной диагонали; наиболее важная информация должна располагаться в центре экрана; если на слайде картинка, надпись должна располагаться под ней; желательно форматировать текст по ширине; не допускать «рваных» краев текста);
наличие не более одного логического ударения: краснота, яркость, обводка, мигание, движение;
информация подана привлекательно, оригинально, обращает внимание учащихся.

Требования к визуальному и звуковому ряду:

использование только оптимизированных изображений;
соответствие изображений содержанию;
соответствие изображений возрастным особенностям учащихся;
качество изображения (контраст изображения по отношению к фону; отсутствие «лишних» деталей на фотографии или картинке, яркость и контрастность изображения, одинаковый формат файлов);
качество музыкального ряда (ненавязчивость музыки, отсутствие посторонних шумов);
обоснованность и рациональность использования графических объектов.

Требования к тексту:

читаемость текста на фоне слайда презентации (текст отчетливо виден на фоне слайда, использование контрастных цветов для фона и текста);
кегль шрифта соответствует возрастным особенностям учащихся и должен быть не менее 20 пунктов;
отношение толщины основных штрихов шрифта к их высоте ориентировочно составляет 1:5; наиболее удобочитаемое отношение размера шрифта к промежуткам между буквами: от 1:0,375 до 1:0,75;
использование шрифтов без засечек (их легче читать) и не более 3-х вариантов шрифта;
длина строки не более 36 знаков;
расстояние между строками внутри абзаца 1,5, а между абзацев – 2 интервала;
подчеркивание используется лишь в гиперссылках.

Требования к дизайну:

использование единого стиля оформления;
соответствие стиля оформления презентации (графического, звукового, анимационного) содержанию презентации;
использование для фона слайда психологически комфортного тона;
фон должен являться элементом заднего (второго) плана: выделять, оттенять, подчеркивать информацию, находящуюся на слайде, но не заслонять ее;
использование не более трех цветов на одном слайде (один для фона, второй для заголовков, третий для текста);
соответствие шаблона представляемой теме (в некоторых случаях может быть нейтральным);
целесообразность использования анимационных эффектов.

Требования к качеству навигации:

работоспособность элементов навигации;
качество интерфейса;
целесообразность и рациональность использования навигации.

Требования к эффективности использования презентации:

обеспечение всех уровней компьютерной поддержки: индивидуальной, групповой, фронтальной работы обучающихся;
педагогическая целесообразность использования презентации;
учет требований СанПиНа к использованию технических средств;
адаптивность мультимедийной презентации, возможность внесения в нее изменений и дополнений в зависимости от учебной программы и особенностей конкретного учебного заведения, целей педагогов;
творческий, оригинальный подход к созданию презентации.

Презентация не должна быть скучной, монотонной, громоздкой (оптимально это 10-15 слайдов).

Качество методического сопровождения: указание данных автора, подробные методические рекомендации для учителей, либо детально описанный сценарий урока.

На титульном слайде указываются данные автора (ФИО и название ОУ), название материала, дата разработки. Возможен вариант использования колонтитулов. Иное размещение данных автора допустимо в случае, если оно мешает восприятию материала на титуле.

На последнем слайде указывается перечень используемых источников, активные и точные ссылки на все графические объекты. На завершающем слайде можно еще раз указать информацию об авторе презентации с фотографией и информацией об авторе.

Лабораторное оборудование

Важными для уроков биологии являются вспомогательные средства обучения, в том числе различные приборы. Изучать микропрепараты невозможно без микроскопа. Хорошо, если в школе имеются микроскопы разных конструкций и степеней увеличения (монокулярные и бинокулярные). Приборы используют для ознакомления с методами биологических исследований, для проведения опытов по физиологии организмов. Так, с помощью приборов можно показать всасывание воды корнем, газообмен в процессе дыхания, механизм вдоха и выдоха и др.

По ряду тем бывают нужны определенные химические вещества, например, йод - для окрашивания микропрепаратов и постановки опытов; свежая известковая вода - для демонстрации опытов по изучению газообмена; пероксида водорода - для выявления фермента каталазы в живых клетках растений и животных удобрительные смеси - для подкормки растений уголка живой природы некоторые ферменты - для опытов по пищеварению в курсе «Человек». Нужны также: физиологический раствор, марганцовокислый калий, глюкоза, крахмал, растительное масло, едкий натр, раствор медного купороса, соль поваренная, мука - для проведения опытов и лабораторных работ.

Приборы, химические реактивы, технические средства обучения обеспечивают более эффективную демонстрацию изучаемых предметов и процессов, но сами они, исключая микроскоп и лупу, не являются предметом изучения, так как выполняют вспомогательную роль в обучении биологии. Такие средства обучения можно назвать вспомогательными.

Список литературы:

Электронный ресурс Министерства образования и науки. сайт https://minobrnauki.gov.ru/.
«Федеральный Государственный Образовательный Стандарт», утвержден приказом от 17 декабря 2010 года Министерства образования и науки РФ. сайт https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/55070507/.
Концепции духовно-нравственного развития и воспитания личности гражданина России. https://mosmetod.ru/metodicheskoe-prostranstvo/nachalnaya-shkola/orkse/fgos/kontseptsiya-dukhovno-nravstvennogo-razvitiya-i-vospitaniya-lichnosti-grazhdanina-rossii.html.
Национальная доктрина образования в Российской Федерации [Электронный ресурс] // http://www.lexed.ru/doc.php?id=3206#/
Федеральная целевая программа развития образования на 2011-2015гг. [Электронный ресурс] // https://base.garant.ru/55170694/
Низиенко Е.Л., Шмелькова Л.В. Внедрение федеральных государственных образовательных стандартов общего образования [Текст] /Е.Л. Низиенко, Л.В. Шмелькова // Администратор образования. – 2010.- №3.
Андерсен Б., Бринк К. Мультимедиа в образовании специализированный учебный курс. — М. : Дрофа, 2007.
Белякова М. М. Структурно-логические схемы как технология формирования культуры научного мышления на уроках. М.: Буки-Веди, 2014
Гальперин, П. Я. Методы обучения и умственное развитие ребенка — М., 1985.
Евдокимов В.И. К вопросу об использовании наглядности в школе. — СПб, 2002.
Занков Л.В. Наглядность и активизация учащихся в обучении. - М, 2000.
Коджаспирова Г. М., Петров К. В. Технические средства обучения и методика их использования : учеб. пособие для высш. учеб. заведений. — М. : Академия, 2001
Коджаспирова Г.М. Технические средства обучения. Учебное пособие для студентов педагогических ВУЗов. - М.: Академия, 2002.
Калинова В.С. Настольная книга учителя биологии: пособие для учителя / сост.Г.С. Калинова, В.С. Кучмечко. - М.: ООО "Издательство АСТ": ООО "Издательство Астрель", 2002.
Мягкова А. Н., Комиссаров Б. Д. Методика преподавания биологии. - М.: Академия, 2008. Мягкова А. Н., Комиссаров Б. Д.
Методика обучения общей биологии. Просвещение - Москва, 2010.
Никишов А. И. Теория и методика обучения биологии; Колос - Москва, 2007.
Нетрадиционные уроки по биологии в 5-11 классах. - М.: Учитель, 2004.
Общая методика обучения биологии в школе. - М.: Дрофа, 2010.
Пономарева И. Н., Соломин В. П., Сидельникова Г. Д. Общая методика обучения биологии; Академия - Москва, 2008.
Пономарева, И.Н. Общая методика обучения биологии: учебно-методическое пособие для студентов педагогических ВУЗов / И.Н. Пономарева, В.П. Соломин, Г.Д. Сидельникова. - М.: Академия, 2003
Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 29.12.2010 N 189 (ред. от 24.11.2015) «Об утверждении СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях».
Сонин, Н.И. Биология Многообразие живых организмов: учебник для общеобразовательных учебных заведений / Н.И. Сонин, В.Б. Захаров. М.: Дрофа, 2000.
Суворова Г.Ф. Средства обучения и методика их использования в школе: книга для учителя под ред. Г.Ф. Суворовой. - М.: Просвещение, 2000.
Титов Е. В., Морозова Л. В. Методика применения информационных технологий в обучении биологии; Академия - Москва, 2010.
Трайтак Д. И. Проблемы методики обучения биологии; Мнемозина - Москва, 2002. – 3
Тихомиров В.П. Мир на пути Smart Education: новые возможности для развития // Открытое образование. 2011. - № 3. - С.22-28.
Россия на пути к Smart-обществу: монография / Под ред. проф. Н.В. Тихомировой, проф. В.П. Тихомирова. – М.: НП «Центр развития современных образовательных технологий», 2012. – 280 с