Информационная культура и/или компьютер на уроке биологии

Лекция 1. Информационная культура учителя как высокое искусство авторизации

Преподаватель должен уметь «развернуть» закодированные науками до знаковых систем и представленные в учебном процессе
в виде «дидактического материала» элементы учебной новизны, раскрыть их в реальностях предметного и социального мира
(в том числе для обеспечения нужд профессиональной деятельности).
Новизна становится понятной обучаемым лишь в формах, адекватных этим реальностям.
Преподаватель обязан именно – не повторить, но трансформировать через преподавательское естество и в значительной степени
авторизировать эти «свернутые» сентенции, выразить и воплотить их в содержании своей учебно-познавательной и обучающей деятельности,
а в дальнейшем посредством углубленной повторной переработки учебных знаний вернуться к практике на более высоком уровне.

В.Д. Лобашев «Дидактические функции учебных текстов»

Вынесенная в эпиграф цитата относится к числу тех немногих, не больше трех-пяти, фраз, которые, встретившись на каких-то точках жизненного пути (обычно – переходных, неустойчивых, определяющих выбор дальнейших траекторий – точках бифуркации), оказывают неизгладимое влияние, запоминаются и отражаются многократно… особенно в применении к теме нашего разговора. Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ), поглубже химии простершие руки свои в дела человеческие (по выражению Д.И. Менделеева), вынуждают каждого учителя понять, принять, оценить и применить их компоненты в повседневной урочной практике. Этот путь неповторим – и обусловлен именно необходимостью авторизации каждым учителем преподаваемого курса, перевода с абстрактного языка учебника в конкретный мир ощущений и действий обучаемых, для которых виртуальный мир компьютерных программ уже стал не менее реальным, чем предметный и социальный миры из цитаты. При этом трансформация курса затрагивает не только фактическое содержание, сумму информации, но и многообразные операции с нею, совокупность которых раньше называли информационной культурой, а сейчас склонны скрывать под недостаточно конкретным термином «компетенции». Собственно, именно многообразие приемов работы с информацией и составляет тот багаж, который обучаемые вынесут из школы (в отличие от быстро выветривающейся суммы фактов).

Когда автор более десяти лет назад попал на компьютерные курсы, на стене висел распечатанный на матричном принтере плакат: «Компьютер – это устройство, способное принести пользу каждому, кто его не боится». И количество усилий, денег, мозгов, вложенных в развитие этого устройства привели к тому, что полностью компетентных в ИКТ людей быть не может. А потому – не надо бояться взаимообучения, демонстрации того, что учитель чего-то не знает или не умеет, надо превратить обучение учителя в педагогический прием. Наверное, система образования должна быть признательна ИКТ именно за то, что компьютеры более эффективно, чем любые разговоры, повлияли на изменение общей роли учителя на уроке – от всезнающего ментора к организатору, менеджеру процесса самообучения своих учеников.

Тут уместно воспеть дифирамб нашему предмету: биология – поистине уникальный предмет в плане формирования многообразных общеучебных умений, жизненных компетенций и других слагаемых информационной культуры. Ведь курс биологии (и поддерживающие его задания и упражнения) включает самые разные задания по работе с текстами, математические (и физические, химические) расчетные задачи, организацию визуальных рядов и восприятие трехмерных моделей, что открывает уникальные возможности сочетания заданий для аудиалов, визуалов и кинестетиков, выполняющих лабораторную или практическую работу в одной группе. Кроме того, курс биологии включает ряд специфических задач, не представленных в других предметах: кодирование белков нуклеиновыми кислотами (и общие свойства кодов), определители разных типов, генетические задачи и многое другое. Причем в большинстве случаев ИКТ не искусственно привлекаются как дань моде, а волне оправданы решаемыми прикладными задачами, касающимися непосредственно самого человека: будь то родословные, молекулы или пищевые рационы.

Не является открытием, что не все тиражируемые и популяризируемые примеры использования ИКТ на уроке демонстрируют эффективность выше аналоговых. И проблема совсем не в компьютерах и программах: среди задач и приемов в арсенале учителя-«меловика» также есть хорошие и плохие задачи. Именно поэтому, например, над созданием, проверкой и верификацией одного тестового задания должен работать коллектив из десятка разных специалистов (плюс проверка на выборке с оценкой статистическими методами). Подбор же урочного задания, приема полностью возложен на учителя, который пользуется привычным, не всегда задумываясь над развивающим потенциалом, оригинальностью, творческими решениями и другими свойствами «хорошей» задачи. Может, поэтому описанной в утопическом романе Г.Гессе «Игра в бисер» «фельетонной эпохе», близкой по возрасту нашим родителям (и, очевидно, длящейся до сих пор в форме Интернет-постов), характерны кроссворды:

«Впрочем, к фельетону относились, нам кажется, и кое-какие игры, к которым привлекалась сама читающая публика и благодаря которым ее пресыщенность научной материей активизировалась, об этом говорится в длинном примечании Цигенхальса по поводу удивительной темы «Кроссворд». Тысячи людей, в большинстве своем выполнявших тяжелую работу и живших тяжелой жизнью, склонялись в свободные часы над квадратами и крестами из букв, заполняя пробелы по определенным правилам. Поостережемся видеть только комичную или сумасшедшую сторону этого занятия и воздержимся от насмешек над ним. Те люди с их детскими головоломками и образовательными статьями вовсе не были ни простодушными младенцами, ни легкомысленными феаками, нет, они жили в постоянном страхе среди политических, экономических и моральных волнений и потрясений, вели ужасные войны, в том числе гражданские, и образовательные их игры были не просто бессмысленным ребячеством, а отвечали глубокой потребности закрыть глаза и убежать от нерешенных проблем и страшных предчувствий гибели в как можно более безобидный фиктивный мир».¹

Задача авторизации курса и организации многообразия мыслительных задач, позволяющих по мере сил избежать дискриминации каких-то категорий учащихся (правополушарных или кинестетиков, гиперактивных или флегматиков и т.д., и т.п.), вынуждает учителя каждодневно решать противоречие: в том же объеме времени и базового материала (и за ту же зарплату) найти оптимальную (максимально насыщенную) траекторию мыслительных задач, предлагаемых в ходе направляемого учителем (или происходящего в присутствии учителя) процесса самообучения школьников. Скажем больше: это не просто задача, это миссия, то, «за что потом не будет стыдно» – и искусство.

Что же, кроме благоприобретенного (в СССР) нонконформизма, заставляет автора уйти от столь любимых и популярных сейчас информационных компетенций к архаичной (наподобие таких терминов-ископаемых, как мимотип или тайно-брачные), хоть и информационной (и неизбежно отблескивающей мониторами и оптическими мышками), но – культуре? И за что нелюбимы компетенции?

Возможно, молодость и быстрая трансформация терминов с корнем соmpeto, приводит к изрядной путанице в стиле сепуления в сепулькариях, по С. Лему.

Компетенция (лат. competere – добиваться; соответствовать, подходить) – 1) круг полномочий какого-либо органа, должностного лица; 2) круг вопросов, в которых кто-либо хорошо осведомлен. (Современный словарь иностранных слов. – СПб.: Дуэт, 1994.)

Компетенции – знания, навыки и опыт, проявляемые человеком в рабочем поведении. Следует отличать от термина «компетентности», который обозначает наличие некоторых «квалификаций», но еще не указывает на то, что человек их использует в работе и что они проявляются в поведении. (http://competencies.ru.)

Компетентность (competency) — выраженная способность применять свои знания и умение. Компетентность выражается в готовности к осуществлению какой-либо деятельности в конкретных профессиональных (проблемных) ситуациях. Она проявляется в личностно-ориентированной деятельности и характеризует способность человека (специалиста) реализовывать свой человеческий потенциал для профессиональной деятельности. Под компетентностью понимается интегрированная характеристика качеств личности, результат подготовки выпускника вуза для выполнения деятельности в определенных областях (компетенциях). (Краткий терминологический словарь в области управления качеством высшего и среднего профессионального образования. – СПб.: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», 2006.)

Чем же информационная культура как понятие лучше, чем информационная компетентность? Во-первых, информационная культура – важная часть общей культуры, тогда как компетенции – нечто независимое от общей культуры, лежащее особняком. Понятно, что авторы компетентностного подхода хотели бы найти и выделить неделимые компоненты, атомы умения (и обучения). Но и реальные атомы объединяются в молекулы иначе, чем кирпичи в стену – правильнее рассматривать молекулу как единую структуру, образованную совокупностью ядер и общих для всей молекулы электронов. «Иными словами, если выделить кирпич в стене можно, то выделить даже мысленно в молекуле атом (в точном значении этого слова) никак нельзя».²

Компетенции – скорее все-таки кирпичи, а не атомы и даже не молекулы, в отличие от идущей в принципиально противоположном, от общего к составляющим, культуре. Компетентность финалистична, ее можно достичь, тогда как культура – способ существования с недостижимым результатом, скорее образ жизни, чем мишень.

Попробуем пояснить различие между понятиями на примере. Вот самый рабочий, биологический пример из опыта.

Задача на нахождение процентного содержания каждой из 20 аминокислот в первичной последовательности белка (например, одного из гистонов –1087 аминокислот) способна испугать любого, даже олимпиадника, если выполнять ее рутинно, – слишком уж жесткая корректурная проба... Но статистические функции, например программы MS Word, могут ее кардинальным образом упростить. Если вставить последовательность (скопированную в текстовом формате из Банка белковых структур PDB – http://www.rcsb.org) в документ Word, выбрать пункт меню Правка – Заменить и заменить название искомой аминокислоты… ну, хотя бы на него же, то процессор, выполнив операцию, сообщит о результате: «Поиск в документе закончен. Произведено 82 замены».

Так вот, если вернуться к приведенной выше фразе: использовать функцию замены для того, чтобы поменять одно слово на другое в большом тексте – это информационная компетентность, а применить ту же функцию для решения описанной задачи – информационная культура. Таким образом, компетентность натаскивается, культура возникает только в самообучении, внутри обучаемого.

Любое техническое средство является проекцией в мир предметов одного из органов человеческого организма (благодаря бионике – не только человеческого):

«Техника есть сколок с живого тела или, точнее, с жизненного телообразующего начала; живое тело, разумея это слово с вышеприведенной поправкой, есть первообраз всякой техники».³

Говоря об органопроекции, ученый и богослов о. Павел Флоренский отмечал, что «предком» большинства орудий труда является рука. Ложка и утюг, ковш бульдозера и подъемный кран, молоток и дрель – список можно продолжать… Отметим, что молоток – не вся рука, но одна из функций руки, усиленная и отделенная от других (хватательной, бросательной). Проекция может быть как прямой (молоток копирует кулак весьма наглядно), так, функциональной без внешнего подобия (пистолет копирует руку, кидающую камень, но принцип действия совсем иной, сохранена только генеральная функция – попасть издалека чем-то мелким). Во всех эволюционировавших из руки инструментах и устройствах можно проследить, какие группы мышц, кости и суставы были их прообразами (как, например, указательный палец, пронаторы и супинаторы предплечья для шила, дрели, отвертки) – чем не задание для урока по опорно-двигательной системе?

Взгляд на компьютер как органопроекцию если не мозга (никто этого и не утверждает – компьютерные нейронные сети не стали пока чем-то большим надежды, искусственный интеллект давно перестал восприниматься как достижимая цель), то по крайней мере проявлений его деятельности; отдельные устройства и программы, дифференцируясь, выделяют и воспроизводят отдельные действия ума, мыслительные операции. Логично было бы предположить возможность такого компьютерного тренажера, адаптивной системы программируемого обучения, способных просчитать все особенности обучаемого и предложить полный набор последовательно предлагаемых мыслительных задач, обеспечивающих оптимальную траекторию его развития. Но – если продолжить аналогию – восстановить тонкое анатомическое строение руки по сумме производных инструментов, наверное, было бы чрезвычайно сложной, даже неразрешимой, задачей. Поэтому (и не только поэтому, есть много других причин) автоматизированное компьютерное обучение – дело будущего, причем нереально далекого будущего. Остается положиться на интуицию учителя, который сам когда-то прошел длинный путь решения задач и приобретения навыков умственного труда и в состоянии (зачастую – бессознательно) определить, какие мыслительные задачи, в какой последовательности и с применением каких средств (включая компьютерные программы и устройства) оптимально предъявлять обучаемым.

Времена меняются: семь лет назад, занимаясь с учителями на курсах повышения квалификации, автор формулировал некое Золотое правило применения современных информационных технологий так: «То, что на уроке можно сделать лучше, эффективнее без компьютера, надо делать без компьютера». Сейчас правило будет иным: рациональность использования ИКТ описывается скорее как «умение применять простейший инструмент (прием), адекватный задаче, с максимальным эффектом». Причина такой смены правил – в даже не представлявшемся семь лет назад многообразии компьютерных средств обучения и вариантов их комплектации и использования в образовательных учреждениях: пределом мечтаний был один компьютер с приличным монитором в классе. Сейчас же только основные варианты представлены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Примеры конфигураций компьютерных классов и мультимедийных кабинетов с использованием интерактивных устройств: эволюция информатизации

Фактически мы можем констатировать, что, с точки зрения деятельности обучаемых, строятся три разных курса биологии: 1) аналоговый (без цифровых устройств, меловой); 2) с одним компьютером (и проектором, и/или интерактивной доской) и 3) полностью компьютеризированный – с компьютерным классом (стационарным или мобильным, проводной или беспроводной локальной сетью, с Интернетом или без). И если второй вариант кажется адаптированным к цифровой эпохе первым (ввели даже термин ТСО-2, подразумевающий передачу компьютеру функций магнитофона, проигрывателя, кодоскопа, кинопроектора и т.д.), между вторым и третьим колоссальная разница – совершенно разные виды деятельности.

Поэтому, говоря о примерах применения ИКТ на уроках биологии, мы можем разделить их на две группы: такие, которые позволят выполнять то же, что делалось и в аналоговом режиме (только лучше, проще, эффективнее), – и то, что принципиально иначе, чего без компьютера вообще нельзя было бы сделать (или можно, но с чрезмерными затратами усилий, т.е. нельзя на уроке). Так, выделение в тексте определенных фрагментов маркером – пример того, что можно сделать и с аналоговым текстом. Напротив, исследование генетического кода с помощью программы-декодировщика позволяет на практике проиллюстрировать (если не открыть) все пять свойств кода, чего раньше на уроке сделать было просто нельзя.

Второе, что произошло за последнее десятилетие, – переход рядового потребителя в эпоху Digital devices (цифровых устройств). Умения обращаться с цифровым фотоаппаратом, mp3-плеером, мобильным телефоном или DVD-проигрывателем становятся бытовыми навыками типа мытья посуды и не требуют специального обучения, хотя принципы взаимодействия пользователя с этими (и многими другими) цифровыми устройствами очень похожи на взаимодействие с компьютерными программами. Естественно, что технические устройства не могли не затронуть работы учителя на уроке. Так, распространившиеся в конце ХХ в. копировальные устройства, называемые у нас по фирме-производителю ксероксами, были своеобразными предтечами компьютеров. Ксерокс позволил не только размножать в достаточном количестве карточки с заданиями, но и (за две-три итерации) увеличить любое изображение из книги до формата А3 и показывать вместо таблицы. А компьютер (с принтером и сканером) авторизировал этот процесс: добавил возможность редактировать то, что размножать, и выбирать способ, как размножать.

К тому же компьютеры, повторяя путь многих других устройств, эволюционируют в направлении максимальной цельности: это уже не конструктор, о каждой детали которого надо знать не только общие характеристики, но и специфику совместимости, позволяющие в целом получить работоспособную машину. Сегодня ресурсы весьма посредственного (по меркам любителя трехмерных игр) компьютера позволяют решать все задачи по работе с офисными программами и большинство задач по использованию мультимедиа (изображений, анимаций, аудио и видео), а свободного места на любом жестком диске, как показывает опыт, остается 10% – хоть на 40-гигабайтном, хоть на 240-гигабайтном. Невысокая стоимость носителей информации – Flash-карт, CD-DVD-дисков (и устройств для их записи) – позволяет хранить во времени и перемещать в пространстве большие массивы информации: электронные библиотеки, коллекции музыкальных записей, видеотеки. В отсутствие необходимости останавливаться на «начинке» (материнских платах, винчестерах, оперативной памяти, видеокартах, кулерах и т.п.) рассмотрим эволюцию двух основных устройств ввода информации – клавиатуры и манипулятора «мышь» (далее – просто мыши) – в терминах биологической эволюции (с которой техническая имеет много общего).

Как и эволюция органов лепит новые структуры не de novo, а из того, из чего можно, – так и эволюция устройств пользуется изобретенными ранее решениями. Предков клавиатуры можно установить без палеонтологических методов, это (для стандартной 103-кнопочной клавиатуры) пишущая машинка и калькулятор. Связь с пишущей машинкой очевидная, о чем говорят общее расположение клавиш с буквами и клавиш управления регистром, Shift и Caps Lock. Последняя – типичный рудимент, практически утративший свое значение (в Интернете идут дискуссии, чтобы ее убрать, есть даже специальные программки, позволяющие задать этой кнопке другую функцию). Часть кнопок на клавиатуре остались с тех пор, когда клавиатура была единственным способом ввода данных в компьютер (до эпохи мыши и графического интерфейса). Таковы, например, Insert, стрелки и F1–F12. На дальнейшую эволюцию клавиатуры оказала большое влияние коэволюция с мышью: необходимость много работать с компьютером и неэргономичная форма первых мышей привела к расширению количества кнопок для дублирования востребованных операций (как то: закрыть программу, вызвать калькулятор или изменить громкость звука). Наметим некоторые направления текущего момента эволюции клавиатуры: по количеству и расположению кнопок (вплоть до урезанной клавиатуры геймера, который, как Эллочка-людоедка, обходится десятком кнопок), по способу подключения (беспроводные: радио и инфракрасные), по принципу работы и устройству (гибкая и даже проекционная клавиатура).

Появление манипулятора «мышь» – однозначный ароморфоз в эволюции устройств, вызванный потребностью позиционировать курсор в двухмерном пространстве экрана. Ее эволюция также проходила в нескольких направлениях: по принципу работы (от механических, с шариком и двумя валами, до оптических), количеству кнопок (идиоадаптации – третья, средняя, кнопка, не прижилась; в некоторых новых моделях вводятся дополнительные кнопки с боков (например, для перемещения вперед-назад по страницам при серфинге в Интернете), еще одним существенным приобретением стало появление колесика прокрутки (были варианты с двумя колесиками, но второе также не прижилось). Хотя сейчас сама мышь эволюционирует в сторону большей эргономичности (очень уж устает рука в запястном суставе), от нее произошел целый ряд устройств (джойстик игр; активная панель, тачпад ноутбуков; планшеты для рисования, эволюция которых в конечном итоге привела к появлению интерактивных досок). Как и клавиатуры, мыши бывают беспроводными, что позволяет в конфигурации «проектор + экран» имитировать интерактивную доску, управляя программами и событиями на экране и одновременно перемещаясь по классу.

Задание 1.1. Нарисуйте (аналогово, на бумаге, или в удобной программе) относительную эволюцию основных устройств (мыши и клавиатуры, других по желанию) и покажите что-то цветом, что-то типом линий, выберите какую-то ось (оси) по аналогии с хронологической осью филогенетических деревьев.