автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Интегрированные цифровые учебные материалы как средство естественнонаучной подготовки учащихся основной школы

Автореферат диссертации по теме "Интегрированные цифровые учебные материалы как средство естественнонаучной подготовки учащихся основной школы"

005012958

На правах рукописи

Крылов Алексей Игоревич

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ЦИФРОВЫЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ КАК СРЕДСТВО ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (естествознание)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

2 9 [л \?

Москва - 2012

005012958

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике факультета физики и информационных технологий Московского педагогического государственного университета

Одинцова Наталия Игоревна

доктор педагогических наук, профессор общеуниверситетской кафедры физики для естественных факультетов Московского педагогического государственного университета

Тхуго Ирина Леонидовна

кандидат педагогических наук, учитель географии ГБОУ с углублённым изучением отдельных предметов СОШ №1367 города Москвы

Ведущая организация:

Государственное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов Санкт-Петербургская академия постдипломного педагогического образования

Защита диссертации состоится 16 апреля 2012 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.154.05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119435 г. Москва, ул. Малая Пироговская, д. 29, ауд. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119991 г. Москва, ул. М. Пироговская, д.1.

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, профессор ИСАЕВ Дмитрий Аркадьевич

Официальные оппоненты:

2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Прояненкова Лидия Алексеевна

Общая характеристика работы

Концепция развития образования в России до 2015 года констатирует необходимость использования современных образовательных технологий и ставит перед системой общего образования задачу широкого вовлечения образовательных учреждений в процессы инновационного развития, а также в информационное пространство российского общества. В Федеральном государственном стандарте основного общего образования в качестве приоритетных результатов освоения обучающимися основной образовательной программы обозначены личностные и метапредметные результаты.

В содержании образования центральной становится проблема человека, его отношения к себе и к Миру, в котором он живет. Следовательно, одной из фундаментальных задач современной школы является формирование у учащихся целостного взгляда на Мир как единое взаимосвязанное целое, умения видеть и понимать глобальные проблемы современности и способы их решения. Естественнонаучная подготовка непосредственным образом влияет на формирование мировоззренческих позиций с точки зрения приобретения как знаний об основных естественнонаучных понятиях, законах, теориях, естественнонаучной картине мира и её эволюции, о методах научного познания природы, так и умений применять полученные знания для объяснения явлений окружающего мира.

Одним из ключевых подходов в естественнонаучном образовании в отечественной школе является интеграция, что подтверждается результатами психологических (Алексеев В.А., Давыдов В.В., Самарин Ю.А. и др.) и педагогических (Безрукова B.C., Белякова Н.М., Дик Ю.И., Кирюшкин Д.М., Пинский A.JL, Райков Б.Е., Тарасов JI. В., Федорова В.М. и др.) исследований.

Сегодня в число средств естественнонаучной подготовки входит и весь арсенал ИКТ, которые позволяют эффективно использовать современные цифровые технологии обработки разнородной, как по форме восприятия (визуальной, аудиальной), так и по форме представления (текстовой, числовой, графической), информации. Важными свойствами цифровой информации является возможность её мгновенного копирования и передачи. Универсальным средством обработки цифровой информации выступает компьютер. Цифровые способы обработки информации на данном уровне технологического развития позволяют создать учебные материалы, которые обладают возможностями:

• комплексного описания и моделирования природного объекта, явления или процесса иллюстративными средствами технологий видео, анимации, трехмерного моделирования;

• взаимодополнения с помощью перекрестных ссылок в сети Интернет или в локальном приложении (программе);

• реализации большого количества способов взаимодействия с учащимися, в число которых входят наблюдение, измерение, проведение эксперимента, моделирование природных процессов.

Таким образом, цифровые учебные материалы (ЦУМ), т.е. созданные на основе цифровых способов обработки информации, представляют собой эффективное средство обучения. В зарубежной педагогике применяется прямой

аналог обозначения ЦУМ - digital learning materials, что позволяет избежать разночтения при анализе опыта педагогической практики создания и применения учебных материалов на основе ИКТ.

Необходимым шагом для решения задач современного отечественного образования является создание интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов для применения в рамках предметной области "Естествознание".

Актуальность введения в школьную программу интегрированных естественнонаучных ЦУМ связана с рядом причин, наиболее важными из которых можно считать следующие:

• необходимость формирования основ естественнонаучного миропонимания на ранней стадии обучения для дальнейшего профильного обучения;

• неудовлетворительное качество усвоения учащимися фундаментальных естественнонаучных понятий, законов и теорий в рамках традиционной системы преподавания естественнонаучного цикла;

• сокращение времени в учебном плане средних общеобразовательных школ на изучение предметов естественнонаучного цикла;

• интеграция естественных наук, а также взаимопроникновение идей гуманитарных и естественных наук.

В России с конца 80-х годов и до настоящего момента для учащихся 5-6 и 5-7 классов было разработано множество интегрированных естественнонаучных курсов, построенных с учетом единства природы и показывающих всевозможные связи, существующие в ней. К ним относятся, например, курсы «Физика. Химия» (Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак JI.C.) 5-6 класс и «Естествознание» 5-7 классы (под ред. Хрипковой А.Г.), курс «Естествознание. 5-6 классы» и «Естествознание. 10-11 классы», разработанный авторским коллективом под руководством Алексашиной И.Ю., курс «Окружающий мир» Весниной JI.B., курс Шидлович И.П. «Естествознание» для 5-6-х классов и др. Но практически все они выросли из принципа «межпредметных связей» и имеют такие общие недостатки, как:

1) чередование «астрономических», «физических», «химических», «биологических» и «географических» блоков;

2) приоритет одного из естественнонаучных направлений в зависимости от области, в которой работает автор курса.

Также следует отметить, что в нашей стране практически отсутствуют интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы, что ставит задачи по разработке их содержания, представлению содержания в цифровой форме, созданию методики их применения.

Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена противоречиям между:

• процессами интеграции и взаимопроникновения, происходящими в науке и культуре, и существованием разных естественнонаучных предметов;

• необходимостью решения задачи интеграции знаний и существующими средствами решения этой задачи, среди которых недостаточно цифровых учебных материалов, в том числе цифровых, направленных на решение этой задачи;

• между общим процессом информатизации естественнонаучного образования и тем, что существующие методики обучения естественнонаучным предметам не реализуют в полной мере возможности применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов.

Эти противоречия, а также то, что новое содержание образования должно способствовать формированию у учащихся готовности к творческому восприятию социального опыта, наследованию и обогащению культуры, обусловливают актуальность исследования по теме «Интегрированные цифровые учебные материалы как средство естественнонаучной подготовки учащихся основной школы».

Проблемой данного исследования является поиск ответа на вопрос, какой должна быть методика применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов, чтобы в итоге учащиеся получили естественнонаучную подготовку в соответствии с современными требованиями.

Объектом исследования является процесс естественнонаучной подготовки учащихся основной школы.

Предметом исследования является методика применения интегрированных цифровых учебных материалов в естественнонаучной подготовке учащихся основной школы.

Вышесказанное определяет цель исследования, которая заключается в теоретическом обосновании и разработке методики применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов как средства естественнонаучной подготовки учащихся 5-9 классов.

Рассматривая интегрированные естественнонаучные ЦУМ как средство естественнонаучной подготовки учащихся основной школы, мы полагаем, что применение этого средства будет способствовать формированию у учащихся системы понятий, видов деятельности и умений, которые позволят в дальнейшем успешно обучаться предметам образовательной области «Естествознание» в средней (полной) школе.

При выдвижении гипотезы учитывались интеграционные процессы в педагогической теории и практике (Чапаев Н.К., Тюнников Ю.С., Исаев Д.А. и др.), теория педагогической интеграции (Алексашина И.Ю., Безрукова B.C., Сантулов X. и др.), дидактические основы построения интегрированных курсов (Лернер И.Я., Сергеенок С.А., Берулава М.Н. и др.).

Гипотеза исследования формулируется следующим образом, Если в процессе естественнонаучной подготовки учащихся основной школы применять интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы, разработанные на основе 1) отбора содержания в соответствии с естественнонаучной картиной мира, 2) идеи интеграции, комплексного и системного подходов к изучению природных объектов и явлений и 3) основных естественнонаучных методов познания природы, а методику обучения строить с учетом особенностей применения ИКТ, то появится возможность повысить сформированность у учащихся 1) основных естественнонаучных понятий, 2) знаний об основных методах исследования в естественных науках, 3) умений работы с различными источниками информации, а также умений обработки

результатов наблюдений и опытов.

Для подтверждения гипотезы исследования и достижения его цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить состояние проблемы преподавания предметов образовательной области "Естествознание" в отечественной школе, в том числе применения ЦУМ при обучении естественнонаучным предметам.

2. Создать модель интеграционных основ создания естественнонаучных цифровых учебных материалов.

3. Разработать модель применения ЦУМ в рамках современных ИКТ.

4. Разработать целевой, процессуальный и диагностический компоненты методики применения интегрированных естественнонаучных ЦУМов.

5. Выработать рекомендации по созданию и применению ЦУМ на уроках и во внеурочной деятельности с учётом дистанционных форм обучения.

6. Экспериментально проверить гипотезу исследования.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования и виды деятельности:

• анализ психолого-педагогической литературы;

• анализ интегрированных естественнонаучных курсов, включая цифровые материалы в их составе, предлагаемых отечественной школой, педагогического опыта их преподавания;

• моделирование применения ЦУМ в естественнонаучной подготовке учащихся;

• конструирование модели «Интеграционные основы создания естественнонаучных ЦУМ»;

• анкетирование учащихся, учителей, наблюдение за образовательным процессом;

• проведение педагогического эксперимента, направленного на создание методики формирования элементов естественнонаучной подготовки учащихся и на проверку гипотезы исследования, обработка результатов педагогического эксперимента.

Теоретическую и методологическую основу исследования составили:

• общая теория педагогической технологии (В.П. Беспалько, Г.К. Селевко, В.А. Сластенин, Н.Ф. Талызина, A.B. Усова, М.В. Кларин, A.A. Машиньян и др.);

• концепции развивающего обучения (JI.B. Занков, Д.Б. Эльконин, В.В. Давыдов, Г.К. Селевко, Якиманский И.С.);

• теоретические основы содержания общего среднего образования (И.Я. Лернер, М. Н. Скаткин, В. В. Краевский, В.П. Беспалько и др.);

• теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина);

• теоретические основы формирования самостоятельной познавательной деятельности учащихся (Л.П. Аристова, И.Я. Лернер, H.A. Половникова, Т.И. Шамова, Б.Г. Ананьев, Г.И. Щукина, В.А. Крутецкий, Г.Н. Кулагина, М.И. Махмутов);

• теоретические основы интеграции в предметной области "Естествознание"

(Н.К. Чапаев, A.B. Усова, И.Ю. Алексашина, Н.Т. Костюк, П.М. Эрдниев, М.Н. Берулава, Ю.И. Дик, A.A. Пинский, В.В. Усанов, A.A. Фадеева, Ю.С. Тюнников, Д.А. Исаев, Б.А. Ахлибинский и др.);

• теоретическое обоснование формирования географического мышления, географической картины мира (К. Риттер, В.И. Вернадский, H.H. Баранский, B.C. Преображенский, В.П. Максаковский и др.);

• концепция дифференцированного обучения физике (Н.С. Пурышева);

• исследования, посвященные средствам новых информационных технологий (Е.С. Полат, И.В. Роберт, A.B. Смирнов и др.);

• методологические основы использования ИКТ на уроках физики (Л.И. Анциферов, Г.А. Бордовский, В.А. Извозчиков, A.C. Кондратьев, В.В. Лаптев, Д.А. Исаев, A.B. Смирнов);

• методологические основы проектирования компьютерных средств обучения (А.Ю. Уваров, С.А. Христочевский и др.).

Научная новизна результатов исследования

1. Обоснована целесообразность реализации идей интеграции в естественнонаучном образовании школьников на основе формирования представлений о географической картине мира при создании цифровых учебных материалов для предметной области "Естествознание" основной школы.

2. Дано теоретическое обоснование методики применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов, а именно:

• выработаны принципы отбора и структурирования содержания интегрированных естественнонаучных ЦУМ -

- учета единства содержательного и процессуального компонентов образовательного процесса, т.е. включение в него не только предметного содержания, но и способов усвоения учащимися содержания и связанных с этим действий, и

- включения в содержание знаний и умений, обеспечивающих отражение опыта творческой деятельности;

• разработана модель «Интеграционные основы создания естественнонаучных цифровых учебных материалов», соответствующая содержанию ЕНКМ, реализующая комплексный и системный подходы к изучению природных объектов и явлений, учитывающая особую роль географии в формировании у учащихся ЕНКМ и единство методов исследования естественных наук;

• создана модель «Методика применения интегрированных естественнонаучных ЦУМ», отражающая элементы естественнонаучной подготовки (наблюдение, моделирование и др.) и обобщенное содержание естественнонаучных предметов, изучаемых в основной школе.

3. Разработана методика применения ЦУМ, а именно:

• создан многофункциональный комплект интегрированных ЦУМ, обеспечивающих формирование основных естественнонаучных понятий, знаний об основных методах естественнонаучных исследований;

• сопоставлены элементы естественнонаучной подготовки учащихся с

содержанием предметов образовательной области "Естествознание" в основной школе и созданными в ходе исследования интегрированными естественнонаучными ЦУМ;

• разработаны задания в рамках ЦУМ для учащихся, направленные на формирование основных естественнонаучных понятий, знаний и умений применения основных методов естественнонаучных исследований, работы с различными источниками информации, обработки результатов наблюдений и опытов;

• выработаны рекомендации для учителя по созданию интегрированных естественнонаучных ЦУМ и их применению на уроке и во внеурочной деятельности учащихся в зависимости от видов и функций ЦУМ, а также от технического оснащения учебного класса и школы.

Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что они расширяют представления о цифровых образовательных ресурсах за счет:

• введения понятия "интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы";

• обоснования роли интегрированных ЦУМ в естественнонаучной подготовке учащихся основной школы, которая заключается в том, что их применение способствует формированию у учащихся основных естественнонаучных понятий, знаний об основных методах исследования, используемых в естественных науках, умений работы с различными источниками информации, а также умений обработки результатов наблюдений и опытов;

• развития идеи педагогической , интеграции применительно к естественнонаучной подготовке учащихся основной школы за счет ведущей роли географической картины мира в создании интегрированных естественнонаучных учебных материалов;

• разработки интеграционных основ создания естественнонаучных ЦУМ.

Практическое значение имеют:

• разработанный многофункциональный комплект интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов, направленных на формирование элементов естественнонаучной подготовки учащихся 5-9 классов;

• методические рекомендации по созданию и применению интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов включающие

о методические рекомендации по постановке целей обучения на уровне

конкретного урока или части урока, о рекомендации по созданию и применению иллюстративного (аудиовизуального) компонента ЦУМ с учетом функциональных особенностей медиаобъектов, о рекомендации по созданию и применению контрольно-измерительной части интегрированных естественнонаучных ЦУМ.

Применение созданных в ходе исследования учебно-методических материалов по применению многофункционального комплекта интегрированных естественнонаучных ЦУМ на уроках предметов образовательной области "Естествознание" способствует повышению уровня сформированное™

естественнонаучных понятий, знаний об основных естественнонаучных методах исследования, умений работы с различными источниками информации.

Исследование проводилось в три этапа: подготовительный (2002 - 2004 г.г.), основной (2005 - 2009 г.г.) и завершающий (2009 - 2011 г.г.).

На первом этапе исследования было изучено состояние проблемы преподавания интегрированных естественнонаучных курсов в России и проблемы формирования метапредметных и естественнонаучных умений в процессе естественнонаучной подготовки учащихся, а также выявлены технологии применения ИКТ (включая применение цифровых образовательных ресурсов) в процессе естественнонаучной подготовки учащихся, обосновано влияние применения ИКТ на формирование и развитие познавательной деятельности учащихся (на основе изучения литературы, диссертационных исследований). Также в рамках констатирующего этапа эксперимента были определены наиболее часто используемые современные естественнонаучные цифровые учебные материалы и проведен их анализ.

На втором этапе были определены основные компоненты модели «Интеграционные основы создания естественнонаучных ЦУМ», а также основные компоненты процесса создания ЦУМ, в том числе постановка целей обучения, приемы включения иллюстративного мультимедийного материала в ЦУМ, упражнений с автоматической проверкой. На данной основе были разработаны интегрированные естественнонаучные ЦУМ, которые применялись в очной, дистанционной и смешанных формах обучения учащихся с целью формирования и развития исследовательских умений учащихся. Одновременно происходила разработка ЦУМ и их апробация в ходе поисково-обучающего этапа педагогического эксперимента педагогического исследования.

На третьем этапе анализировались результаты поисково-обучающего эксперимента, обобщался и систематизировался материал по теме исследования, осуществлялось оформление работы.

Результаты исследования внедрены в практику работы методической лаборатории географии Московского института открытого образования, проекта программы Intel "Обучение для будущего" "Наблюдай и исследуй", Международной обучающей олимпиады по географии, в учебный процесс гимназии №1567 г. Москвы, школ №№ 26 и 2006 г. Москвы.

Апробация работы осуществлялась:

• в проекте «Наблюдай и исследуй» программы Intel «Обучение для будущего» (2008-2011 гг.);

• в Международной дистанционной обучающей олимпиаде по географии (2005-2011 гг.);

• на семинарах, проведённых в рамках методической поддержки учителей географии на базе методической лаборатории географии Московского института открытого образования (2005-2011 гг.);

• на аспирантском семинаре кафедры теории и методики обучения физике МГПУ (Москва, 2009 г.);

• на конференции PEJIAPH (Ассоциация учебных и научных организаций -

пользователей компьютерных сетей передачи данных, 2005-2010 гг.);

• на Московском педагогическом марафоне учебных предметов (2005-2011 гг.);

• на III Международной научно-практической конференции "Электронная Казань 2011 "(2011 гг.);

• на Международной научно-методической конференции «Физическое образование: образование и перспективы» (Москва, 2011-2012 гг.).

На защиту выносятся следующие положения.

1. Для реализации идей интеграции в рамках естественнонаучной подготовки учащихся основной школы целесообразно создание и применение цифровых учебных материалов интегрированного характера, в которых интеграционной основой выступает географическая картина мира.

2. Интеграционными основами создания цифровых учебных материалов, отражающих содержание естественнонаучной картины мира, должны являться комплексный и системный подходы к изучению природных объектов и явлений, идеи особой роли географии в формировании представлений учащихся о естественнонаучной картине мира и единства методов исследования естественных наук.

3. Модель методики применения интегрированных естественнонаучных ЦУМ, должна отражать элементы естественнонаучной подготовки (наблюдение, моделирование и др.) и обобщенное содержание естественнонаучных предметов, изучаемых в основной школе.

4. Для того чтобы реализовать мотивационную, информационную, интерактивную и инструментальную функции интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов, в их структуру должны быть включены инвариантные блоки (установочно-целевой, инструктивно-процессуальный и контрольно-диагностический). Вариативными блоками в структуре интегрированных естественнонаучных ЦУМ могут быть интерактивные модели, описания природных объектов и методов их исследования, алгоритмы выполнения заданий. Многофункциональность и сложная структура интегрированных естественнонаучных ЦУМ позволяют применять их для организации не только повышения наглядности, но и для организации самостоятельного выполнения наблюдений и опытов, как на уроках, так и во внеурочной деятельности и с применением дистанционных технологий обучения.

Структура и объем диссертации. Диссертационное исследование состоит из введения, четырех глав, заключения, 3 приложений, содержит 258 машинописных страниц, из них 218 страниц основного текста. В тексте диссертации 13 таблиц, 5 диаграмм, И схем, 14 рисунков. В списке литературы 140 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность проблемы, формулируются основные идеи исследования, его объект, предмет, цель, гипотеза и задачи, указываются методы решения поставленных задач. Раскрываются новизна, теоретическая и практическая значимость, излагаются основные положения]

выносимые на защиту. Кратко описано содержание работы. Приводятся сведения об апробации работы и имеющихся публикациях.

В первой главе "Состояние естественнонаучной подготовки учащихся и основные формы применения ИКТ в рамках предметной области "Естествознание" проводится анализ состояния естественнонаучной подготовки учащихся в основной школе, рассматриваются задачи, стоящие перед естественнонаучной подготовкой учащихся, а также применение информационно-коммуникационных технологий в процессе обучения в предметной области "Естествознание".

В результате проведенного теоретического анализа учебных программ сделан вывод о том, что их использование не дает возможности решать в полной мере задачи, стоящие перед естественнонаучной подготовкой учащихся. Это объясняется тем, что, несмотря на все усилия разработчиков, многие из предлагаемых программ сохранили мозаичную структуру, что говорит о необходимости усиления интегративного подхода в рамках естественнонаучной подготовки учащихся.

Также проведен анализ наиболее часто используемых цифровых приложений на компакт-дисках к существующим курсам естествознания, который подтвердил вывод о монопредметном подходе к конструированию содержания.

Изучение психолого-педагогической и методической литературы, а также диссертационных исследований, посвященных проблеме использования информационно-коммуникационных технологий в образовании в целом и вопросам применения ИКТ в обучении предметам естественнонаучного цикла, показало, что работы, посвященные влиянию информационно-коммуникационных технологий на процесс обучения, разнообразны и многочисленны, тем не менее, слабо исследовались вопросы постановки целей обучения на уровне цифровых учебных материалов в рамках естественнонаучной

подготовки учащихся.

Было выдвинуто предположение о том, что комплексное применение информационно-коммуникационных технологий, а также интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов повышает сформированность у учащихся знаний об основных естественнонаучных методах исследования, умений работать с различными источниками информации, а также умений обработки результатов наблюдений и опытов.

Во второй главе "Теоретические основы естественнонаучной подготовки учащихся основной школы" педагогическая интеграция рассмотрена как методологическая основа естественнонаучной подготовки учащихся. В главе представлены теоретические основы отбора содержания и технологий естественнонаучной подготовки учащихся основной школы.

На основе анализа интеграционных процессов в педагогике показано, что педагогическая интеграция может рассматриваться как принцип осуществления образовательного процесса, основанный на взаимодополнении разных форм постижения действительности и создающий условия для становления личностной картины мира и постижения себя в этом мире, а также как методологический принцип, на который следует опираться в процессе целеполагания, определения

содержания, средств осуществления всего образовательного процесса. Идея интеграции способствует целесообразному уплотнению содержания образования, установлению связей и зависимостей содержания обучения и его технологии.

Выработаны общие принципы конструирования содержания цифровых учебных материалов, к которым относятся:

• принцип соответствия содержания курса потребностям общественного развития, т.е. включение в содержание курса знаний и умений, обеспечивающих отражение опыта творческой деятельности и опыта личностного отношения к системе ценностей,

• принцип учета единства содержательной и процессуальной компонент курса, т.е. включение в него не только предметного содержания, но и способы усвоения учащимися содержания и связанные с этим действия.

Помимо вышеназванных принципов, следует руководствоваться и более частными принципами построения содержания ЦУМ, к которым следует отнести частнометодические принципы: ступенчатого построения, цикличности и генерализации. В соответствии с принципом генерализации были определены следующие стержневые идеи, вокруг которых следует объединить естественнонаучную подготовку учащихся - это методы научного познания и общие естественнонаучные понятия. Все вышеперечисленные идеи получают отражение при отборе содержания и формулирования целей обучения на уровне не только общего образования, учебного предмета, но и на уровне урока, учебного материала. Таким образом, важным фактором, влияющим на отбор содержания становится постановка целей обучения.

Содержание учебного предмета отражает социальный опыт в его основных элементах, оно должно быть способно удовлетворить запросы общества, связанные с решением задачи всестороннего развития учащихся. Другими словами, если содержание учебного предмета определяется как система знаний, способов деятельности, опыта творческой деятельности, опыта эмоционально-ценностного отношения - система, усвоение которой обеспечивает формирование всесторонне развитой личности, то можно сказать, что системой знаний для естественнонаучных предметов может стать естественнонаучная картина мира (ЕНКМ). В нашем понимании ЕНКМ - это интегрированный образ природы, созданный путем синтеза естественнонаучных знаний на основе системы фундаментальных закономерностей природы и представлений о материи и движении, взаимодействиях, пространстве и времени. Особо следует выделить роль географических наук в естественнонаучной подготовке учащихся. Географические науки изучают поверхность Земли, облекающие и подстилающие ее слои вещества (сферы), природные (литосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера и др.), и неприродные (социосфера, техносфера). Важное направление географической науки связано с естественнонаучным подходом, который определил становление «географического естествознания». По мнению B.C. Преображенского, оно как бы восполняло отсутствие в естествознании «общего землеведения Земли». Объектами изучения здесь становятся отдельные природные компоненты геосфер и индивидуальных пространств, а целью -выявление закономерностей с помощью факторного анализа. Например, влияние

климата на растительность или рельефа на климат.

Т.о. сделан вывод о том, что в системе естественнонаучной подготовки учащихся география играет важную роль, обобщая и систематизируя знания учащихся на основе разнообразия географических явлений и объектов в геосфере, их объяснения с точки зрения ЕНКМ.

Также исследованы теоретические основы педагогических технологий реализации естественнонаучной подготовки учащихся. Выявлено, что сочетание изобразительно-логического подхода, мотивации и индивидуализации обучения позволить наиболее эффективно формировать и развивать знания об основных естественнонаучных методах исследования, умения работать с различными источниками информации, а также умения обработки результатов наблюдений и опытов.

Третья глава исследования "Интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы: модель создания и методика применения" посвящена подробному описанию содержания и структуры модели «Интеграционные основы создания естественнонаучных ЦУМ», а также модели создания цифровых учебных материалов естественнонаучного содержания. Подробно рассматриваются такие элементы проектирования ЦУМ, как постановка целей обучения на уровне учебного материала, приемы включения иллюстративного мультимедийного материала в структуру ЦУМ, создание упражнений с автоматической проверкой. Описывается методика применения ЦУМ в естественнонаучной подготовке учащихся.

Естественнонаучная подготовка должна способствовать формированию целостного представления об окружающем мире, объектах, процессах и явлениях, происходящих в природе. Познание природы как целостного реального окружения требует в учебном процессе ее осмысленного расчленения на компоненты, объекты, анализ связей изучаемых объектов.

Анализ методологической литературы позволил сделать вывод о необходи мости применения системного и комплексного подходов при создании естественнонаучных цифровых учебных материалов.

Системный подход ориентирует преподавание на выявление многообразных типов связей в окружающей среде, и диктует две возможные последовательности в изложении содержании предмета: первая - от системы низшего уровня к системе более высокого уровня; вторая - от системы высокого порядка к системе более низкого порядка. Переход от одного иерархического ряда в другой позволяет обеспечить восприятие учащимися систем разных масштабов, дало возможность формировать широкий взгляд на окружающий мир. Системный подход помогает раскрыть учащимся действие принципа интеграции -несводимости свойств вышестоящей системы к свойствам нижестоящей, представить взаимосвязь физических, химических, биологических свойств земных тел, их пространственного расположения и взаимодействия.

Изучение объектов природы с точки зрения их целостности по отношению к внешней среде реализуется с помощью комплексного подхода, когда объект рассматривается как целостное образование по отношению к внешней среде, с точки зрения всех естественнонаучных дисциплин.

Комплексный подход применяется при исследовании (преобразовании) сложных объектов, среди которых могут быть любые явления, состояния, ситуации, отношения, требующие комплексного изучения. Важно отметить значимость данного подхода для выстраивания логических взаимосвязей при изучении содержания предметов естественнонаучного цикла от природы к обществу.

Комплексный и системный подходы взаимосвязаны и отражают общефилософский и общенаучный принцип целостности, определяют подачу содержания курса естествознания с точки зрения целостного взгляда на природные объекты и явления как единое взаимосвязанное целое.

Промежуточным результатом исследования является модель «Интеграционные основы создания естественнонаучных цифровых учебных

материалов» (схема 1).

г- --ч /-ч /--

Отбор содержания в соответствии с ЕНКМ

Соответствие исходным идем и представлениям о:

- материи,

- движении,

- пространстве и времени,

- взаимодействии

Соответствие частным теориям естественных наук

Комплексный и системный подходы к изучению природных объектов и явлений

Соответствие связям между теориями на основе принципов:

- соответствия, -дополнительности,

- симметрии,

- причинности

Интеграционные основы

создания естественнонаучных ЦУМ

Обобщение и систематизация естественнонаучного содержания на основе разнообразия природных и антропогенных объектов и явлений в геосфере

Использование основных

естественнонаучных методов познания природы

I

Наблюдение I

Измерение

Эксперимент " 1~

Моделирование

Схема 1. Модель «Интеграционные основы создания естественнонаучных цифровых учебных материалов» Первый компонент - «Отбор содержания в соответствии с ЕНКМ» определяет соответствие учебных материалов с точки зрения научности и достоверности содержания.

Второй компонент - «Комплексный и системный подходы к изучению

природных объектов и явлений» определяет подачу содержания с точки зрения целостного взгляда природные объекты и явления как единое взаимосвязанное целое.

Третий компонент - «Использование основных естественнонаучных методов познания природы» является важным не только в силу общности методов исследования в естественных науках, но и совпадения изучаемых объектов.

Наконец, четвертый компонент - «Обобщение и систематизация естественнонаучного содержания на основе разнообразия природных и антропогенных объектов и явлений в геосфере» играет важную роль в понимании учащимися разнообразия природных объектов, процессов и явлений в зависимости от природных условий территории, умении объяснить причины различных проявлений законов природы на разной территории.

Для разработки учебных материалов, в том числе цифровых, определены основные компоненты модели создания цифровых учебных материалов естественнонаучного содержания (схема 2.).

Схема 2. Модель создания цифровых учебных материалов естественнонаучного содержания

Выявлено, что формулировка цели обучения должна содержать описание действия (исполнения), условия выполнения и критерии успешности выполнения этого действия (исполнения). Также описывается вся процедура, выработанная нами в ходе работы по созданию цифровых учебных материалов, которая помогает упростить и систематизировать формулировку целей обучения.

Определены основные функции иллюстративного материала в интегрированных естественнонаучных ЦУМ: познавательная, дополняющая, углубляющая, систематизирующая, воспитательная, мотивационная, эстетическая. Показаны типы связи иллюстраций с текстом, а также приемы включения иллюстраций в структуру учебного процесса связаны с поиском дидактических решений, способствующих усвоению естественнонаучного учебного материала.

Вопросы и задания, включаемые в ЦУМ, являются инструментом оценки действенности обучения. При проведении текущей и промежуточной оценки вопросы используют для выявления и устранения пробелов в работе учащихся.

При проведении итоговой оценки задания используют для определения уровня учебных достижений. Промежуточные вопросы и задания позволяют поддерживать заинтересованность учащихся, оперативно оценивать ход обучения и вносить необходимые корректировки. Разработка вопросов и заданий тесно связана с работой по постановке целей обучения.

В процессе диссертационного исследования было создано двадцать четыре интегрированных естественнонаучных ЦУМа, в каждом из которых выделено содержание по астрономии, биологии, географии, физике и химии, а также, формируемые у учащихся в процессе работы с ЦУМ, элементы естественнонаучной подготовки. Данные материалы разрабатывались для применения на уроках естествознания в 5-6 классах, в дистанционном международном проекте программы Intel «Обучение для будущего», в дистанционном обучении курса географии детей 6-9 классов со специальными потребностями в г. Москве, в рамках Международной дистанционной обучающей олимпиады по географии, а также на уроках географии в школах г. Москвы. Для каждого из 24-х ЦУМ выделено предметное содержание, а также формируемые элементы естественнонаучной подготовки учащихся.

В таблице 1 представлен пример сопоставления содержания ЦУМ, элементов естественнонаучных знаний, формируемых на уроках по различным предметам образовательной области «Естествознание», и элементов естественнонаучной подготовки учащихся для трех цифровых учебных материалов.

Естественнонаучные ЦУМ являются сложными информационными объектами, что обусловлено высокой степенью интеграции содержания предметов естественнонаучного цикла, сочетанием нескольких элементов естественнонаучной подготовки учащихся.

На схеме 3 представлены компоненты модели «Методика применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов».

Методика применения созданных ЦУМ определяется сочетаниями элементов естественнонаучной подготовки (наблюдение, измерение, проведение эксперимента, применение методов анализа объектов природы в лабораторных условиях, моделирование природных процессов на основе интерактивных мультимедийных средств обучения), допуская возможность организации учебной деятельности учащихся в рамках объяснения нового материала, проведение практикума, внеурочного мероприятия, дистанционного обучения, обучения в рамках модели "1 ученик - 1 компьютер". Наличие в ЦУМ учебного текста, аудиовизуальных материалов, упражнений с автоматической проверкой позволяют реализовать различные виды учебной деятельности учащихся с применением ИКТ. В рамках урока - это изучение нового материала, различные виды проверки знаний и умений, выполнение практических работ. В ходе выполнения домашнего задания, самостоятельного изучения нового материала учащиеся могут работать с интерактивными моделями, проводить самостоятельные наблюдения, измерения, эксперименты.

В соответствии с различными вариантами оснащения общеобразовательных учреждений средствами ИКТ, определены способы применения ЦУМ в учебном процессе в рамках урока.

Таблица 1.

Взаимосвязь содержания интегрированных цифровых учебных материалов, элементов естественнонаучных знаний и элементов естественнонаучной подготовки учащихся

№№ Название ЦУМ Предметы образовательной области «Естествознание» Элементы естественнонаучной подготовки уч-ся

Астрономия Биология География Физика Химия

1 Цифровые учебные материалы интерактивного наглядного пособия «Солнечная система» Земля в Солнечной системе, движение Земли, движение системы Земля-Луна, Фотопериодизм. Биологические часы. Циркадианные ритмы (суточные). Изменение интенсивности энергии инфракрасного излучения на поверхности Земли. Форма и размеры Земли, географические следствия вращения Земли, местное и поясное время, часовые пояса Освещенность. Поглощение энергии излучения. Растворимость углекислого газа в Мировом океане в зависимости от температуры вод, круговорот углекислого газа. Моделирование природных процессов на основе интерактивных мультимедийных средств обучения.

2 Исследование свойств углекислого газа Атмосфера Венеры Образование из углекислого газа органических веществ в процессе фото- и хемосинтеза. Влияние углекислого гаи на парниковый эффект в атмосфере Земли, образование карстовых форм рельефа, образование сталактитов и сталагмитов. Плотность газообразных веществ. Особенности распространения инфракрасного излучения. Свойства углекислого газа, получение углекислого газа. Жесткость природной воды. Проведение эксперимента, наблюдение,

3 Испарение и конденсация Процессы испарения и конденсации на планетах Солнечной системы и на других объектах во Вселенной. Транспирация. Терморегуляция. Круговорот воды, образование облаков, тумана, образование осадков Агрегатные состояния вещества, скорость испарения жидкостей, зависимость скорости испарения от температуры, превращение энергии в процессах испарения и конденсации, процессы испарения и конденсации в природе. Фазовые переходы как характеристические свойства химических веществ Проведение эксперимента, наблюдение.

Соответствие исходным идеям и представлениям о:

- материи,

- движении,

- пространстве и времени,

- взаимодействии

Соответствие частным теориям естественных наук

Соответствие связям между теориями на основе принципов:

- соответствия, -дополнительности,

- симметрии,

- причинности

Результат

Повышение сформированности у учащихся:

1) основных естественнонаучных понятий,

2) знаний об основных методах исследования в естественных науках,

3) умений обработки результатов наблюдений и опытов.

I

Цель:

- знание основных естественнонаучных понятий, законов, теорий,

- знания о ЕНКМ и её эволюции,

- знание методов научного познания природы,

- умение применять полученные знания для объяснения явлений окружающего мира

/--Л

Средства обучения

Естественнонаучные

цифровые учебные

материалы

V

_ формы обучения

Очная

Методы обучения

Дистанционная

Объяснительно-иллюстративный Исследовательский

Репродуктивный Частично-поисковый

Схема 3. Модель "Методика применения интегрированных естественнонаучных ЦУМ" В связи с этим выделены способы применения ЦУМ в зависимости от технического оснащения учебного класса и школы:

• фронтальная работа с ЦУМами на компьютере учителя, подключенном к проектору;

• работа с ЦУМами на компьютере учителя, подключенном к проектору и интерактивной доске;

• индивидуальная работа с ЦУМами на персональных цифровых устройствах (в компьютерном классе или в рамках модели обучения "один ученик - один компьютер").

В работе выделены виды и функции ЦУМ, из которых следуют способы их применения на уроке и во внеурочной деятельности (таблица 2).

Таблица 2.

Виды ЦУМ Фуикции ЦУМ Способы применения ЦУМ на уроке и во внеурочной деятельности

Учителем Учащимися

Интерактивная компьютерная модель информативная, мотивационная, интерактивная объяснение учебного материала на уроке выполнение практической работы на уроке

ЦУМ-практикум мотивационная, инструментальная Проведение учебного исследования

Комплексные ЦУМ информативная, мотивационная, инструментальная объяснение учебного материала на уроке выполнении практической работы на уроке

Проведение учебного исследования

Таблица 2 показывает многофункциональность интегрированных естественнонаучных ЦУМ, позволяющую применять их для повышения наглядности и для организации самостоятельного выполнения наблюдений и опытов на уроках и во внеурочной деятельности. Также целесообразна организация работа учащихся с интегрированными ЦУМ с применением дистанционных технологий обучения.

Мотивационная, информационная, интерактивная и инструментальная функции интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов реализуются с помощью инвариантных блоков в структуре ЦУМ: установочно-целевого, инструктивно-процессуального и контрольно-диагностического, которые помогают учащимся самостоятельно сформулировать цели своей практической работы, определить ход работы, проверить полученные знания и умения.

Вариативные блоки в структуре интегрированных естественнонаучных ЦУМ представляют собой интерактивные модели, описания природных объектов и методов их исследования, а также алгоритмы выполнения заданий.

Таким образом, применение интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов, основанных на отборе содержания в соответствии с естественнонаучной картиной мира, идеях интеграции, комплексного и системного подходов к изучению природных объектов и явлений, а также основных естественнонаучных методов познания природы, позволяют сформировать у учащихся основные естественнонаучные понятия, знания об основных методах исследования в естественных науках, умения работы с различными источниками информации, а также умения обработки результатов наблюдений и опытов.

В четвертой главе "Экспериментальное обоснование применения и создания интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов" приведены результаты педагогического эксперимента.

В соответствии с поставленными задачами, педагогический эксперимент состоял из двух этапов - констатирующего и поисково-обучающего (таблица 3).

Таблица 3.

_Общая характеристика педагогического эксперимента_

Констатирующий этап (2002,2010)_

Цель - выявить основные проблемы использования естественнонаучных ЦУМов. Методы - Анкетирование. Интерактивный опрос в сети Интернет. Анализ цифровых

пособий по естествознанию._

Экспериментальная база: проект «ИнтернетКласс» МЦ ФИО (2002 год),

портал дистанционной поддержки учителей МИОО (2010 год)._

Участники эксперимента: 240 учащихся, 476 учителя естественнонаучных предметов

Поисково-обучающнй этап (2005-2011)_

Цель - создание ЦУМов, разработка методики их применения, проверка гипотезы исследования о влиянии применения ЦУМов на естественнонаучную подготовку учащихся.

Методы - экспериментальное обучение, экспертная оценка, проведение

дистанционных проектов, анализ и статистическая обработка результатов._

Экспериментальная база: проект «ИнтернетКласс» МЦ ФИО, ЦО «Технологии обучения» г. Москвы, проект ИСО МОИ РФ, дистанционная обучающая олимпиада по географии МИОО, проект «Наблюдай и исследуй» программы Intel «Обучение для

будущего». _

Участники: 523 учащихся школ Москвы и регионов России_

Цель констатирующего компонента экспериментального исследования заключалась в выявлении и изучении имеющихся в период исследования цифровых учебных материалов на предмет их соответствия целям и задачам естественнонаучной подготовки школьников, теоретическим основам отбора содержания, технологии обучения и высокой степени интерактивности. Проводилось анкетирование и интервьюирование учеников и учителей предметов естественнонаучного цикла, в рамках которого были выявлены, а затем проанализированы наиболее применяемые в педагогической практике цифровые учебные материалы.

В 2002-2003 гг. в эксперименте приняли участие учащиеся 5-9 классов школ г. Ачинска (школа №5, школа №18), г. Белгорода (члены интернет-клуба «Паутина»), г. Барнаула (школа №27), г. Димитровграда (члены интернет-клуба «Паутина»), г. Москвы (гимназия 1567, школа 1216, гимназия "Эллада"), г. Сызрани (школа №33), г. Тольятти (школа №1) и г. Петрозаводска (школа №10 им. A.C. Пушкина, лицей №40). На сервере Московского центра Федерации интернет образования были зарегистрированы 240 учащихся под руководством 23 учителей-предметников естественнонаучного цикла.

В 2010 году (с сентября по ноябрь 2010 года) было проведено повторное анкетирование среди учителей предметов естественнонаучного цикла. Цель анкетирования - определение наиболее часто использующихся учителями интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов. Анкетирование проводилось на портале информационной поддержки учителей Московского института открытого образования. В анкетировании приняло участие 453 учителя из самых разных регионов РФ.

Анализ ответов учителей позволил сделать следующие выводы: • учителя предметов естественнонаучного цикла считают интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы более эффективными по

сравнению с монопредметными и стараются сделать самостоятельно, поскольку в доступных на сегодняшний день ресурсах подобные материалы отсутствуют,

• большинство доступных цифровых учебных материалов носят монопредметный характер, а учителя испытывают потребность в интегрированных ЦУМах.

Цель поискового этапа педагогического эксперимента заключалась в проведении экспериментального отбора элементов методики создания естественнонаучных цифровых учебных материалов. В результате данной экспериментальной работы была разработана методика создания естественнонаучных цифровых учебных материалов. В частности проводились работы по созданию содержания ЦУМов, которые включали:

• разработку приемов включения мультимедийного иллюстративного материала как внетекстового компонента в цифровые учебные материалы,

• создание иллюстративных учебных материалов на основе презентационных технологий,

• разработка приемов создания контрольно-измерительной части цифровых учебных материалов,

• создание контрольно-измерительного аппарата на основе мультимедийных материалов,

• создание мультимедийных интерактивных моделей на основе интеграции естественнонаучного содержания,

• разработка заданий направленных на использование естественнонаучных методов познания,

• создание интегрированных естественнонаучных заданий для учащихся 57 классов на основе наблюдений, постановки эксперимента, моделирования природных объектов, процессов и явлений, комплексного подхода к изучению природных объектов и явлений.

В результате были разработаны 24 интегрированных естественнонаучных ЦУМ: 1. "Цифровые учебные материалы интерактивного наглядного пособия «Солнечная система», 2. "Исследование свойств углекислого газа", 3. "Испарение и конденсация", 4. "Транспирация", 5. "Атмосферное давление", 6. "Почему образуется ветер?", 7. "О чем рассказывает сводка погоды?", 8. "Чистый воздух", 9. "Парники и теплицы", 10. "Вода вокруг нас (моделирование морозного выветривания)", 11. "Фенологические наблюдения в природе осенью", 12. "Состав и разнообразие почв", 13. "Строение земной коры и рельеф России", 14. "Жизнь и работа реки", 15. "Единая глубоководная система Европейской части России", 16. "Озера России", 17. "Формирование климата России", 18. "Почвы, их формирование и использование", 19. "Высотная поясность в горах России", 20. "Природно-хозяйственные зоны России", 21. "Охрана природы в России", 22. "Физическая карта полушарий", 23. "Тектоника и минеральные ресурсы России", 24. «Литосфера» (фрагмент дистанционного курса «География. 6 класс»).

Применение разработанных ЦУМов в процессе обучение проводилось с учетом разных форм обучения (очного, дистанционного, и смешанного (очного

с дистанционной поддержкой) и включало:

• апробацию созданных ЦУМ на основе апробационных площадок НФПК (школа 1567 г. Москвы, школа 26 г. Москвы, школа 2006 г. Москвы) и методическую поддержку учителей для эффективного применения пособия в учебном процессе (июнь 2005 года - август 2007 года, 485 учащихся),

• дистанционное обучение учащихся 6-11 классов г. Москвы не посещающих школу на базе ЦО «Технологии обучения» г. Москвы (сентябрь 2004 года - май 2006 года, 220 учащихся),

• организацию и проведение дистанционной обучающей олимпиады (на базе Московского института открытого образования в 1999 - 2011 гг., 1250 школьных групп из 45 регионов России и зарубежья под руководством учителей предметной области «Естествознание», примерно 9150 учащихся),

• дистанционная организация и проведение сетевой проектно-исследовательской деятельности учащихся 5-9 классов в программе Intel «Обучение для будущего» (356 школьных групп из 23 регионов России и зарубежья под руководством учителей предметной области «Естествознание», 1140 учащихся).

В процессе проведения эксперимента фиксировались следующие признаки формирования и развития исследовательских умений учащихся:

• расширенное (по сравнению с рекомендациями в ЦУМ) описание хода и результатов наблюдений,

• самостоятельное создание оборудования для проведения экспериментов,

• расширение источников информации для ответов на дополнительные вопросы,

• демонстрация на фото- и видеоматериалах существенных элементов наблюдаемого объекта или эксперимента,

• нестандартное описание наблюдений или экспериментов (по сравнению с рекомендациями в ЦУМ) в соответствии с поставленными задачами.

Полученные данные шкалировались в соответствии со следующими качественными признаками:

• работа учащегося выходит за рамки требований, предъявляемых в ЦУМ, присутствуют признаки самостоятельности, творческого подхода (фиксировались вышеизложенные признаки формирования и развития исследовательских умений учащихся);

• работа учащегося сделана строго в рамках требований, предъявляемых в ЦУМ, и не выходит за их пределы;

• работа учащегося не соответствует требованиям, изложенным в ЦУМ.

Данная шкала применялась к 523 работам учащихся 5-9 классов, причем в них

включены работы, выполненные в рамках очного, дистанционного и смешанного обучения в равной степени. Результаты представлены в таблице 4 «Результаты шкалирования работ учащихся».

Таблица 4.

Результаты шкалирования работ учащихся _

Ступени шкалы Количество работ

Работа учащегося выходит за рамки требований, предъявляемых в ЦУМ, присутствуют признаки самостоятельности, творческого подхода (фиксировались вышеизложенные признаки формирования и развития исследовательских умений учащихся). 127 (24%)

Работа учащегося сделана строго в рамках требований, предъявляемых в ЦУМ, и не выходит за их пределы. 317 (61%)

Работа учащегося не соответствует требованиям, изложенным в ЦУМ. 79(15%)

Полученные результаты следует считать доказывающими основное положение о формировании и развитии умений обработки результатов наблюдений и опытов, поскольку даже выполнение работ в рамках поставленной задачи содержит демонстрацию формирования умений учащихся по обработке результатов наблюдений и опытов, а в 24% случаев творческого подхода.

Анализ результатов педагогического эксперимента в целом подтверждает гипотезу существования связи между тем, что разработанная методика применения интегрированных естественнонаучных ЦУМ способствует формированию у учащихся основных естественнонаучных понятий, знаний об основных методах исследования в естественных науках, умений работы с различными источниками информации, а также умений обработки результатов наблюдений и опытов.

В приложениях даны следующие материалы:

• Вопросы для дистанционного анкетирования учителей предметов образовательной области «Естествознание»,

• Результаты дистанционного анкетирования учителей «Применение цифровых учебных материалов на уроках предметов образовательной области «Естествознание»,

• Интегрированные естественнонаучные учебные материалы: «Вода вокруг нас», «Парники и теплицы», «О чем рассказывает сводка погоды?», «Чистый воздух», «Экология школьного кабинета».

Основные результаты и выводы исследования:

1.На основе анализа научной, психолого-педагогической, методической литературы и диссертационных исследований, а также констатирующего эксперимента, обоснована актуальность применения цифровых учебных материалов в естественнонаучной подготовке учащихся основной школы.

2. Создана модель «Интеграционные основы создания цифровых учебных материалов», соответствующая содержанию ЕНКМ, реализующая комплексный и системный подходы к изучению природных объектов и явлений, учитывающая особую роль географии в формировании у учащихся ЕНКМ, единство методов исследования естественных наук.

3. Разработана модель «Методика применения интегрированных естественнонаучных ЦУМ», отражающая элементы естественнонаучной подготовки (наблюдение, моделирование и др.) и обобщенное содержание

естественнонаучных предметов, изучаемых в основной школе.

4. Разработан многофункциональный комплекс состоящий из 24 интегрированных естественнонаучных ЦУМ, направленный на формирование и развитие элементов естественнонаучной подготовки учащихся 5-9 классов.

5. Выработаны рекомендации для учителей по созданию и применению ЦУМов на уроках и во внеурочной деятельности с учётом дистанционных форм обучения.

6. Экспериментально подтверждена гипотеза о повышении сформированное™ основных естественнонаучных понятий, знаний об основных методах исследования в естественных науках, умений работы с различными источниками информации, а также умений обработки результатов наблюдений и опытов.

В дальнейшем целесообразно исследовать наиболее эффективные способы применения интегрированных естественнонаучных ЦУМ в рамках модели "1 ученик -1 компьютер" с использованием индивидуальных цифровых устройств.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Африна Е.И., Крылов А.И. Исследовательские навыки школьников в проекте "Наблюдай и исследуй" [Текст] / Е. Африна, А. Крылов // Народное образование. -М.:[Изд. дом "Нар. образование"], 2009. - № 9. - С. 157-160. (0,4 пл., авторских - 0,2 п.л., 50%).

2. Африна Е. И., Крылов А.И. Компьютер - не объект изучения, а помощник школьника [Текст] / Е. И. Африна, А. И. Крылов // Народное образование. -М.:[Изд. дом "Нар. образование"], 2011. № 2.-С.218-221. (0,4 пл., авторских - 0,2 пл., 50%).

3. Африна Е.И., Крылов А.И. Проект "ИСО" закончен. Как его использовать в школе? [Текст] / Е. Африна, А. Крылов // Народное образование. -М.:[Изд. дом "Нар. образование"], 2009. - № 1. - С. 192-198. (0,5 пл., авторских - 0,3 пл., 60%).

4. Королёва Н. Ю., Крылов А.И, Дистанционный фотоконкурс «Россия глазами школьников» [Текст] / Королёва Н.Ю., Крылов А.И. // География в школе. - 2008. - №5. -С. 53 (0,2 пл., авторских - 0,1 пл., 50%).

5. Крылов А.И. Опыт постановки целей обучения географии в дистанционном курсе [Текст] / А. Крылов // География в школе, - 2006. - №5. - С. 38-43. (0,5 п.л).

6. Крылов А.И. Компьютерный инструментарий учителя: картографические ресурсы [Текст] / А. Крылов // Народное образование. - М.:[Изд. дом "Нар. образование"], 2008. - № 2.-С.207-211. (0,5пл.).

7. Крылов А.И. Дистанционные обучающие олимпиады для школьников : мультипредметные технологии [Текст] / А. Крылов // Народное образование. - М.:[Изд. дом "Нар. образование"], 2008. - № 5. - С. 166-170. - (0,4 пл.).

8. Крылов А. Электронные учебные материалы [Текст] / А. Крылов // Народное образование. - М.:[Изд. дом "Нар. образование"], 2009. - № 2. - С. 157-163. (0,5 пл.).

9. Крылов А.И. Обучающие возможности мультимедийных учебных материалов [Текст] / А. И. Крылов И Народное образование. - М.:[Изд. дом "Нар. образование"], 2011. -№8.-С. 221-226. (0,4 пл.).

Учебные и методические пособия

10. Африна Е.И. ИУМК "Естественнонаучное образование: книга для чтения "Естествознание". 5-6 класс" [Электронный ресурс] / Аликберова Л.Ю., Африна Е.И., Габайдулина Л.И., Горидченко Т.П., Кириченко A.B., Крылов А.И., Шаронова Н.В. / ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика", НФПК. - М.: ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика", - 2006. - режим доступа http://school-collection.edu.ru/catalog/res/8c44be95-73f8-44ec-bda4-c412d2da94ab/view/ -(12 п.л„ авторских - 0,5 п.л., 4,2%).

И. Африна Е.И. ИУМК "Естественнонаучное образование: методическое пособие для учителя" [Электронный ресурс] / Аликберова Л.Ю., Африна Е.И., Габайдулина Л.И.,

Горидченко Т.П., Кириченко A.B., Крылов А.И., Шаронова Н.В. / ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика", НФПК. - М.: ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика", - 2006. - режим доступа http://school-collection.edu.ru/catalog/res/3b0249f9-Sdfe-4557-9e08-213d30ba8el8/view/ (10 п.л., авторских - 0,4 п.л., 4%).

12. Гомулина H.H., Крылов А.И. "Интерактивная модель Солнечной системы" [Электронный ресурс] / Гомулина H.H., Крылов А.И. / CD-ROM М.: Дрофа, 2007 - (15 пл., авторских - 8 п.л., 53%).

13. Крылов А.И. Наглядное интерактивное картографическое пособие «Физическая карта полушарий» [Электронный ресурс] / Крылов А.И. / CD-ROM М.: Дрофа, - 2006. (1,2 пл.).

14. Крылов А.И. Наглядное интерактивное картографическое пособие «Тектоника и минеральные ресурсы России» [Электронный ресурс] / Крылов А.И. / CD-ROM М.: Дрофа, -2006. (1,2 п.л.).

15. Крылов А.И. Наглядное интерактивное картографическое пособие «Западная Сибирь. Социально-экономическая карга» [Электронный ресурс] / Крылов А.И. / CD-ROM М.: Дрофа, -2006. (1,1 п.л.).

Материалы конференций

16. Африка Е.И. "Проект ИнтернетКласс: из опыта преподавания предметов естественнонаучного цикла" [Текст] / Л.Ю. Аликберова, Е.И. Африна, Т.П. Горидченко, A.B. Кириченко, А. И. Крылов // XII Международной конференции "Математика, компьютер, образование": Сборник трудов, -М., изд-во «R&C Dynamics», 2005. - С. 7. (0,2 п.л., авторских -0,05 пл., 25%).

17. Африна Е. И. Предметы естественнонаучного цикла в проекте "Интернет-класс": опыт преподавания и дальнейшие перспективы [Текст] I Аликберова Л. Ю., Африна Е. И., Крылов А. И., Горидченко Т. П., Кириченко А. В. // Материалы XII Конференции РЕЛАРН-2005, г. Нижний Новгород, Издательство Нижегородского государственного университета им. Лобачевского, 2005. - С. 263-272. (0,6 пл., авторских - 0,2 п.л., 33%).

18. Африна Е.И. "Дистанционный урок естествознания в школе: интегрированные задания» [Текст] / Л.Ю. Аликберова, Е.И. Африна, Т.П. Горидченко, A.B. Кириченко, А. И. Крылов // XII Международной конференции "Математика, компьютер, образование": Сборник трудов, -М., изд-во «R&C Dynamics», 2005. - С. 11-13. (0,3 п.л., авторских-0,1 п.л., 33%).

19. Крылов А.И. География в художественно-эстетической школе [Текст] / А. И. Крылов // Искусство в школе, - 1999- №6 - С. 60. (0,25 пл.).

20. Крылов А.И. Земля и небо становятся ближе [Текст] / А. И. Крылов // Школьное обозрение, -2002. - №2. - С. 48-50. (0,25 пл.).

21. Крылов А.И. Образовательные и учебные ресурсы Интернет по географии [Текст] / А. И. Крылов // Материалы IX Конференции РЕЛАРН-2002, г. Нижний Новгород, [Изд-во Нижегородского государственного университета им. Лобачевского], - 2002. - С. 56-57. (0,125 пл.).

22. Крылов А.И. Курсы повышения квалификации учителей географии в Московском центре Федерации интернет образования [Текст] / А. И. Крылов // Материалы второй Всероссийской научно-практической конференции «Российская школа и Интернет», - СПб. [Изд-во «Ментарон»]. - 2002. - С. 122-123. (0,21 пл.).

23. Крылов А.И. Организация дистанционного обучения по географии, как система взаимодействия ученика и учителя [Текст] / А. И. Крылов // Материалы X Конференции РЕЛАРН-2003, СПб., изд-во «Тровант». 2003. - С. 74. (0,1 пл.).

24. Крылов А.И. Курс географии в ИнтернетКлассе: взаимодействие учителя и учеников [Текст] / А. И. Крылов // XIII Международная конференция «Информационные технологии в образовании»: Сборник трудов участников конференции, - М.: Просвещение, 2003. - С. 58. (0,12 пл.).

25. Крылов А.И. Система практических работ по географии в проекте "ИнтернетКласс" [Текст] / А. И. Крылов // Материалы XI Конференции РЕЛАРН-2004, г. Самара, Издательство Самарского Государственного университета, 2004. - С. 42-45. (0,2 пл.).

26. Крылов А.И. ИнтернетКласс: прошлое, настоящее, будущее. Курс географии в проекте ИнтернетКласс [Текст] / А. И. Крылов // Материалы XIII Конференции РЕЛАРН-2005, г. Нижний Новгород, Издательство Нижегородского государственного университета им. Лобачевского, 2005. - С. 10-И. (0,16 п.л.).

27. Крылов А.И. Дистанционная обучающая олимпиада по географии [Текст] / А. И. Крылов // XVI Международная конференция «Информационные технологии в образовании»: Сборник трудов участников конференции, - М.: Просвещение, 2006. - С. 125-127. (0,2 пл.).

28. Крылов А.И. Обзор мультимедиа и Интернет-ресурсов по географии [Текст] / А. И. Крылов // Вестник учебной и детской литературы, - 2006. - №3. - С. 7-11. (0,25 п.л.).

29. Крылов А.И. Организация практических работ на уроках географии с использованием космических снимков на основе Google Earth. [Текст] / А. И. Крылов // Материалы XV Конференции PEJIAPH-2007, г. Нижний Новгород, Издательство Нижегородского государственного университета им. Лобачевского, 2007. - С. 34-35. (0,3 п.л.).

30. Крылов А.И. Использование данных дистанционного зондирования Земли в естественнонаучной подготовке учащихся основной школы. [Текст] / А. И. Крылов // Материалы пятнадцатой международной конференции "Математика. Компьютер. Образование", - Пущино, 2008. - С. 78-83. (0,22 п.л.).

31. Крылов А.И. Использование приемов моделирования на основе ИКТ в курсе географии как необходимое условие повышение качества естественнонаучного образования школьников. [Текст] / А. И. Крылов // Материалы XVI Конференции РЕЛАРН-2008, - 2008. - С. 34-35. (0,2 п.л.).

32. Крылов А.И. Технология создания интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов. [Текст] / А. И. Крылов // Материалы XIV Конференции РЕЛАРН-2009, -2009.-С. 130-132. (0,18 п.л.).

33. Крылов А.И. Применение технологии трехмерных стереоизображений для разработки естественнонаучных цифровых образовательных ресурсов. [Текст] / А. И. Крылов // Материалы

XVII Конференции РЕЛАРН-2010, - 2010. - С. 98-101. (0,25 п.л.).

34. Крылов А.И. Организация проектно-исследовательской работы учащихся на базе Эколого-просветительского центра "Воробьёвы горы". [Текст] / А. И. Крылов // Материалы

XVIII Конференции РЕЛАРН-2011, - 2011. - С. 59-62. (0,3 пл.).

Подп. к печ. 14.03.2012 Объем 1,5 п.л. Зак.№69 Тир. 100 экз.

Типография МПГУ

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Крылов, Алексей Игоревич, Москва

61 12-13/1038

Московский педагогический государственный университет

На правах рукописи

Крылов Алексей Игоревич

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ЦИФРОВЫЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ КАК СРЕДСТВО ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (естествознание)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель: доктор педагогических наук Исаев Дмитрий Аркадьевич

Москва 2012

Содержание

Введение..................................................................................................................................4

Глава I. Состояние естественнонаучной подготовки учащихся и основные методы применения ИКТ в рамках предметной области "Естествознание"................................20

1.1 Естественнонаучная подготовка учащихся в основной школе..................................20

1.2 Использование информационно-коммуникационных технологий в естественнонаучной подготовке школьников в зависимости от видов учебной деятельности..........................................................................................................................34

1.3 Психолого-педагогический аспект организации самостоятельной познавательной деятельности учащихся при применении информационно-коммуникационных технологий.............................................................................................................................51

1.4 Современные естественнонаучные цифровые учебные материалы..........................62

Выводы главы 1.....................................................................................................................72

Глава II. Теоретические основы естественнонаучной подготовки учащихся основной школы.....................................................................................................................................75

2.1 Интеграция как методологическая основа построения естественнонаучной подготовки школьников.......................................................................................................75

2.2 Теоретические основы отбора содержания естественнонаучной подготовки учащихся основной школы..................................................................................................88

2.3 Теоретические основы технологии естественнонаучной подготовки школьников107

Выводы главы II..................................................................................................................121

Глава III. Интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы: модель создания и методика применения.........................................................................123

3.1. Модель создания содержания естественнонаучных цифровых учебных материалов ...............................................................................................................................................123

3.2 Постановка целей обучения как основа для проектирования цифровых учебных материалов...........................................................................................................................132

3.3 Иллюстративный материал в структуре цифровых учебных материалов..............147

3.4 Создание цифровых учебных материалов на основе упражнений с автоматической проверкой.............................................................................................................................159

3.5. Методика применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов...........................................................................................................................169

Выводы главы III.................................................................................................................186

Глава IV. Экспериментальное обоснование применения и создания интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов.....................................................188

4.1. Общая характеристика педагогического эксперимента...........................................188

4.2 Констатирующий этап педагогического эксперимента............................................196

4.3. Экспериментальные основы методики создания цифровых учебных материалов. ...............................................................................................................................................203

4.4. Экспериментальная проверка элементов методики применения интегрированных

естественнонаучных цифровых учебных материалов.....................................................210

Заключение..........................................................................................................................218

Список литературы.............................................................................................................221

Приложение 1......................................................................................................................236

Приложение 2......................................................................................................................237

Приложение 3......................................................................................................................240

Введение

Концепция развития образования в России до 2015 года констатирует необходимость использования современных образовательных технологий и ставит перед системой общего образования задачу широкого вовлечения образовательных учреждений в процессы инновационного развития, а также в информационное пространство российского общества. В Федеральном государственном стандарте основного общего образования в качестве приоритетных результатов освоения обучающимися основной образовательной программы обозначены личностные и метапредметные результаты. Необходимость реформ вызвана, в частности, тем, что в средней школе по целому ряду направлений образовался существенный разрыв между потребностями общества и результатами образования, между объективными требованиями времени и общим недостаточным уровнем образованности, профессионально ориентированным образованием и потребностью личности в гармоничном удовлетворении разнообразных познавательных интересов и между современными методологическими подходами естественных наук и традиционным стилем преподавания естественнонаучных предметов.

Интересы личности рассматриваются в качестве одного из приоритетов основного и среднего (полного) общего образования. Образование можно считать направленным на интересы личности, если оно способствует в частности гармонизации отношений с природой на основе осознания современной научной картины мира, раскрывает сущность экологических проблем, решение которых лежит на стыке естественных и гуманитарных наук, стимулирует интеллектуальное развитие через освоение современных методов научного познания. Современный школьник должен стать членом общества, успешно пройдя социализацию через погружение в существующую культурную среду, в

том числе техногенную и информационную, благодаря внедрению современных приёмов преподавания, использующих достижения информационно-коммуникационных технологий (ИКТ).

В содержании образования центральной становится проблема человека, его отношения к себе и к миру, в котором он живет. Следовательно, одной из фундаментальных задач современной школы является формирование у учащихся целостного взгляда на мир как единое взаимосвязанное целое, умения видеть и понимать глобальные проблемы современности и способы их решения. Естественнонаучная подготовка непосредственным образом влияет на формирование мировоззренческих позиций как с точки зрения приобретения знаний об основных естественнонаучных понятиях, законах, теориях, естественнонаучной картине мира и её эволюции, о методах научного познания природы, так и умений применять полученные знания для объяснения явлений окружающего мира, понимания единства естественнонаучного и гуманитарного знания об окружающем мире.

Одним из ключевых подходов в естественнонаучном образовании в

отечественной школе является интеграция. С конца XIX века педагоги

России отчетливо понимали необходимость организации

интегрированного обучения, которое бы формировало у учащихся

целостное представление об окружающем мире. Проводилась и

соответствующая экспериментальная работа, цель которой заключалась в

том, чтобы показать, что традиционная естественнонаучная подготовка

учащихся на этапе средней общеобразовательной школы противоречит

психологическим и физиологическим особенностям подростка, который

видит мир как целое и способен к усвоению ассоциативных связей

благодаря особенностям возрастного развития мозга. Однако в силу

целого ряда причин идея интегрированного обучения получила

возможность только очень узкого внедрения, причем только в

определенных учебных заведениях и для определенной возрастной

5

группы учащихся, несмотря на результаты психологических (Алексеев В.А., Давыдов В.В., Самарин Ю.А. и др.) и педагогических (Безрукова B.C., Белякова Н.М., Дик Ю.И., Кирюшкин Д.М., Пинский A.JL, Райков Б.Е., Тарасов JI. В., Федорова В.М. и др.) исследований, доказавших ее плодотворность.

Сегодня в число средств естественнонаучной подготовки входит и весь арсенал ИКТ, которые позволяют эффективно использовать современные цифровые технологии обработки разнородной, как по форме восприятия (визуальной, аудиальной), так и по форме представления (текстовой, числовой, графической) информации. Важными свойствами цифровой информации является возможность её мгновенного копирования и передачи. Универсальным средством обработки цифровой информации выступает компьютер. Цифровые способы обработки информации на данном уровне технологического развития позволяют создать учебные материалы, которые обладают возможностями:

• комплексного описания и моделирования природного объекта, явления или процесса иллюстративными средствами технологий видео, анимации, трехмерного моделирования;

• взаимодополнения с помощью перекрестных ссылок в сети Интернет или в локальном приложении (программе);

• реализации большого количества способов взаимодействия с учащимися, в число которых входят наблюдение, измерение, проведение эксперимента, моделирование природных процессов.

Таким образом, цифровые учебные материалы (ЦУМ), т.е. созданные на основе цифровых способов обработки информации, представляют собой эффективное средство обучения. В зарубежной педагогике применяется прямой аналог обозначения ЦУМ - digital learning materials, что позволяет избежать разночтения при анализе опыта

педагогической практики создания и применения учебных материалов на основе ИКТ.

Необходимым шагом для решения задач современного отечественного образования является создание интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов для применения в рамках предметной области "Естествознание".

Актуальность введения в школьную программу интегрированных естественнонаучных ЦУМ связана с рядом причин, наиболее важными из которых можно считать следующие:

• профильное образование учащихся в старших классах определяет необходимость формирования у них основ естественнонаучного миропонимания на ранней стадии обучения;

• неудовлетворительное качество усвоения учащимися фундаментальных естественнонаучных понятий, законов и теорий в рамках традиционной системы преподавания естественнонаучного цикла;

• сокращение времени в учебном плане средних общеобразовательных школ на изучение предметов естественнонаучного цикла;

• интеграция естественных наук, а также взаимопроникновение идей гуманитарных и естественных наук.

Естествознание выступает мощным фактором духовного возрождения общества, т.к. в нем находит свое воплощение научное отношение человека к природе. Изучение естествознания есть исследование человеческой мысли. Естествознание раскрывает не только отношение человека к природе, но и отношение человека к человеку, при этом оно расширяет границы сознания людей.

Исходя из вышесказанного понятно, что интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы необходимы, т.к. их содержание направлено на формирование у учащихся естественнонаучной картины мира, как связующего звена между науками о природе и общей культурой.

Если отказаться от введения интегрированного преподавания, то придется ограничиться пропедевтикой по отдельным естественнонаучным направлениям, поскольку ограниченное число часов в учебном плане не позволяет включить все направления. А значит, по непредставленным направлениям у учащихся будет недостаток в знаниях, что негативно скажется на формировании у них единой естественнонаучной картины мира.

Когда в начале 70-х годов в науке актуализировался процесс интеграции в связи с развитием экологических проблем выживания человечества в целом, и в школьном образовании он коснулся, прежде всего, естественнонаучных дисциплин. Программы и учебники интегрированных курсов были разработаны в ряде стран. Например, в школах США: «Химия окружающей среды», «Человек и его окружение», «Экология человека». В Болгарии разработаны интегрированные курсы для основной школы, например «Химические и физические явления». В международной практике преподавания естественнонаучных дисциплин появились учебные программы типа «Наука как процесс» (США). Например, в проекте «Концептуальная программа элементарных научных знаний», рассчитанной на детей младшего школьного возраста (до 6-го класса), основной упор делается на главные концепции науки: структурные единицы Вселенной, взаимодействие и изменение, энергия и статистическая картина природы. В целом ряде стран интегрированные естественнонаучные курсы пришли на смену курсу природоведения. Большинство пособий с начала 90-х годов снабжается цифровыми

приложениями на компакт-дисках, также оказывается методическая поддержка для учителей и учеников на сайтах издательств.

В России с конца 80-х годов и до настоящего момента для учащихся 5-6 и 5-7 классов было разработано множество интегрированных естественнонаучных курсов, построенных с учетом единства природы и показывающих всевозможные связи, существующие в ней. К ним относятся, например, курсы «Физика. Химия» (Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.) 5-6 класс и «Естествознание» 5-7 классы (под ред. Хрипковой А.Г.), курс «Естествознание. 5-6 классы» и «Естествознание. 10-11 классы», разработанный авторским коллективом под руководством Алексашиной И.Ю., курс «Окружающий мир» Весниной Л.В., курс Шидлович И.П. «Естествознание» для 5-6-х классов и др. Но практически все они выросли из принципа «межпредметных связей» и имеют такие общие недостатки, как:

1) чередование «астрономических», «физических», «химических», «биологических» и «географических» блоков;

2) выделение одного из естественнонаучных направлений в зависимости от области, в которой работает автор курса.

Также следует отметить, что в нашей стране практически отсутствуют интегрированные естественнонаучные цифровые учебные материалы, что ставит задачи по разработке их содержания, представлению содержания в цифровой форме, созданию методики их применения.

Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена противоречиям между:

• процессами интеграции и взаимопроникновения, происходящими в науке и культуре, и существованием разных естественнонаучных предметов;

• необходимостью решения задачи интеграции знаний и

существующими средствами решения этой задачи, среди которых

недостаточно цифровых учебных материалов, в том числе цифровых,

9

направленных на решение этой задачи;

• между общим процессом информатизации естественнонаучного образования и тем, что существующие методики обучения естественнонаучным предметам не реализуют в полной мере возможности применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов.

Эти противоречия, а также то, что новое содержание образования должно способствовать формированию у учащихся готовности к творческому восприятию социального опыта, наследованию и обогащению культуры, обусловливают актуальность исследования по теме «Интегрированные цифровые учебные материалы как средство естественнонаучной подготовки учащихся основной школы».

Проблемой данного исследования является поиск ответа на вопрос, какой должна быть методика применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов, чтобы в итоге учащиеся получили естественнонаучную подготовку в соответствии с современными требованиями.

Объектом исследования является процесс естественнонаучной подготовки учащихся основной школы.

Предметом исследования является методика применения интегрированных цифровых учебных материалов в естественнонаучной подготовке учащихся основной школы.

Вышесказанное определяет цель исследования, которая заключается в теоретическом обосновании и разработке методики применения интегрированных естественнонаучных цифровых учебных материалов как средства естественнонаучной подготовки учащихся 5-9 классов.

Рассматривая интегрированные естественнонаучные ЦУМ как

средство естественнонаучной подготовки учащихся основной школы, мы

полагаем, что применение этого средства будет способствовать

формированию у учащихся системы понятий, видов деятельности и

10

умений, которые позволят в дальнейшем успешно обучаться предметам образовательной области «Естествознание» в средней (полной) школе.

При выдвижении гипотезы учитывались интеграционные процессы в педагогической теории и практике (Чапаев Н.К., Тюнников Ю.С., Исаев Д.А. и др.), теория педагогической интеграции (Алексашина И.Ю., Безрукова B.C., Сантулов X. и др.), дидактические основы построения интегрированных кур�