В августе 1994 года Социально-экологическое движение "Экос" (г. Муром), факультет экологического образования "Клен" и РУМЦ НИТ (г. Нижний Новгород) осуществили первый этап образовательного проекта, направленного на совместное экологическое образование школьников двух регионов. Летняя экологическая школа проводилась на базе биостанции нижегородского университета в селе Старая Пустынь. Школьники пятых классов (10 - 12 лет) могли познакомиться с обилием редких наземных и водных растений и животных. Кроме традиционных форм биологического обучения в школе велась работа над учебными проектами. Учителя и ученики использовали в этой работе конструкторы Лего, компьютерные и видео средства.
Система обучения летней школы наследовала основные принципы учебной программы международной компьютерной школы Лого в Переславль-Залесском в июле 1993 года (1). В первую очередь это принцип конструктивного обучения, когда интеллектуальное развитие ученика мотивируется и облегчается его участием в работе над конкретным проектом. Общей темой таких учебных проектов было создание моделей природных объектов и их сообществ.
Сценарий проведения школы был определен техническими и временными ограничениями. В нашем распоряжении были 6 микроскопов, два компьютера IBM PS/2, два набора конструктора Лего с единственным интерфейсом для подключения моделей к компьютеру и электрической сетиодна видеокамера. За четырнадцать дней мы стремились максимально познакомить всех учеников школы с богатством окружающего мира, различными формами обучения и техническими возможностями. В связи с этими ограничениями, были образованы шесть смешанных учебых групп (три группы по 5 человек и три группы по 6 человек). В состав каждой группы входили и девочки и мальчики и из города Нижнего Новгорода и из города Мурома. Каждая группа в течение 3-х дней посещала занятия одного из следующих направлений:
Кроме учебной работы в группах, все ученики ежедневно ходили на экскурсии. Небольшая группа учеников в вечернее время посещала факультатив, в рамках которого велись съемки видеофильма о Лего-конструкциях.
1. Создание и управление Лего-Лого конструкциями.Обучающая среда Лего-Лого позволяет ученику использовать и развивать навыки конкретного познания, стороить новое знание на привычном и понятном фундаменте. Язык Лого был первым языком программирования, создатели которого стремились облегчить детям процесс обучения. Первая версия этого языка, созданная в 1968 году, предполагала управление простейшим роботом, передвигающимся по полу. В дальнейшем управляемый робот переместился на экран монитора и дал начало компьютернему объекту - Черепашке. Черепашка Лого живет в компьютерном мире, но ее поведение управляется командами понятными каждому ребенку. Язык Лого дал начало целому семейству обучающих средств. В одной из ветвей этого семейства в последние годы произошло возвращение к физическим управляемым моделям. При этом качественное отличие от робота-родоначальника состоит в том, что сегодня разнообразные управляемые модели собираются самими учениками из наборов Лего.
Самые простые наборы Лего содержат только разноцветные кирпичики, которые крепятся друг к другу. Более полные наборы кроме стандартных деталей включают крепления, оси, колеса, гусеницы, моторы, различные передаточные механизмы, лампочки и датчики. Через специальный интерфейс моторы и датчики связываются с компьютером. Таким образом конструкции Лего могут получать от компьютера команды управления, обращенные к моторам, и передавать компьютеру информацию о состоянии датчиков.
В ходе школы из деталей конструктора Лего дети собирали различные подвижные модели (шагающие, гусеничные, колесные). Подключая эти конструкции через интерфейс к электрической сети школьники проверяли работоспособность и надежность собранных конструкций. На следующем этапе дети управляли перемещением конструкций при помощи команд языка TC Logo. Школьники познакомились с правилами написания процедур в среде Лого, научились пользоваться командой повторения, встретились с примерами рекурсии. Кроме этого в графической среде SplashLogo дети создавали декорации к мультфильму, редактировали шейпы (маски) черепашки, учились управлять перемещением черепашки по экрану, собирали мультипликационный фильм о животных.
2. Бионика, цитология и генетика.На занятиях по генетике дети работали с компьютерной программой "Генный слесарь", которая сочетает в себе модель эволюции с моделью генетического аппарата. Интерфейс программы предельно прост и предоставляет поле для селекционных опытов, которые иллюстрируют понятия изменчивости, наследственности, исскуственного отбора, мутации, направленного мутагенеза. Эволюционируя, графические образы, имитирующие животных, приобретают форму причудливых узоров. На первом этапе работы с программой ученики просто наблюдали многообразие образов, порождаемых программой. На втором этапе учитель давал ученикам задание получить на экране конкретное изображениего биоморфа, допустим, перевернутое дерево. На третьем этапе работы ученики сами выбирали направление селекционной работы и выступали в роли самостоятельных исследователей.
На занятиях по бионике учащимся рассказывалось о разнообразии окружающей среды. На многочисленных примерах показывалось сходство творчества природы и человека. Дети приводили примеры развития разнообразных технических устройств и машин, пытались анализировать сходство эволюции объектов технического творчества и объектов природы.
В ходе лабораторных занятий по цитологии школьники готовили препараты растительных клеток, рассматривали их под микроскопом, изучали готовые препараты различных типов животных тканей, наблюдали препараты с хромосомами человека.
3. Конструирование фантастических организмов и сообществ.В ходе коллективной игры группы детей создавали собственные микромиры, населенные выдуманными организмами. Дети придумывали свои организмы; рисовали их; описывали их размеры, способы питания, размножения, взаимодействия с другими созданными организмами. Занятия проводились в аудитории и на природе. В последнем случае фантастические существа могли использовать только возможности естественного ландшафта (бор-беломошник).
Результатом работы групп были рисунки и описания фантастических организмов, картины созданных микромиров, схемы взаимодействий организмов в этих микромирах. На завершающей стадии создания фантастических сообществ школьникам предлагалось выразить свои взаимоотношения при помощи методики групповой скульптуры Вирджинии Сатир. Каждая фигура скульптурной группы через форму, ориентацию и жесты отражала свои отношения с другими организмами группы. Результаты работы школьников - рисунки, тексты, групповые скульптуры зафиксированы на видеопленке.
4. Искусственный интеллект и базы знаний.На занятиях, связанных с искусственным интеллектом, школьники изучали системы собственных знаний и представлений, которые образуются в сознании каждого человека независимо от профессиональной принадлежности. Через систему таких конструктов преломляется в сознании человека информация, поступающая из окружающего мира. Основной формой работы учебной группы было выявление системы личностных конструктов по методу Дж. Келли (2). В качестве элементов были выбраны животные - герои известных мультфильмов.
В технике представления триад элементов были коллективно выделены наиболее общие конструкты. Затем было проведено индивидуальное ранжирование героев мультфильмов по выделенным конструктам. Результаты были обрабатаны при помощи авторской компьютерной программы (3) и представлены в виде двумерного графического пространства. Дети имели возможность обсудить с преподавателем особенности своих представлений.
В рамках работы кафедры дети могли познакомиться с системой создания экспертных систем - Simer & MIR. Демонстрационная версия позволяла построить прогноз погоды, основываясь на народных приметах. В учебном проекте школьники создавали базу знаний, помогающую новичку ориентироваться в летней школе. В работе над базой знаний участники проекта устанавливали связи между происходящими в школе событиями и своими ощущениями. Экспертная система позволяет выбрать для конкретного школьника наиболее интересное расписание летней школы.
5. Учебные экскурсии.На экскурсиях дети познакомились с системой Пустынских озер (происхождение, развитие, современное состояние); лесными ассоциациями (ельник - кисличник, ельник - зеленомошник, бор - беломошник, сосново-еловый брусничник, ельник - черничник, ельник папортниковый, ельник приручьевой), луговыми сообществами, обитателями водных экосистем. В ходе экскурсий дети измеряли физико-химические характеристики окружающей среды, изучали качественный и количественный состав обитателей почвы.
6. Съемка учебного видеофильма.Видео предоставляет совершенно новые возможности для изучения учебного процесса. Видео среда позволяет охватить одновременно различные аспекты обучения, некоторые из которых, например, невербальное общение, просто непередаваемы при помощи линейного текста (4). Получив столь мощное средство, мы попытались фиксировать при помощи видеокамеры различные виды учебной деятельности. При первом же просмотре видеоматериала мы зафиксировали две проблемы. Первая связана с нашим собственным непрофессионализмом, вторая с тем, что наши школьники впервые сталкиваются с тем, что их снимают в ходе учебного процесса. И та и другая причина приводят в конечном итоге к тому, что любительская видеозапись фиксирует не столько учебный процесс, сколько процесс видеозаписи учебного процесса. Общая неготовность к использованию видео по ходу проведения школы отступала на задний план, однако она подсказала нам возможность организации учебного процесса, основанного на видеосъемке. В задачу съемочной группы, состоявшей из четырех школьник входило:
В школе вместе жили и учились школьники 10 - 12 лет из Нижнего Новгорода и Мурома. Надеемся, что они смогут продолжить совместную деятельность в будущем учебном году. Для этого организуется специальный телекоммуникационный проект. К участию в этом проекте приглашаются школьники такого же возраста из других городов и стран. Содержание телекоммуникационного проекта будет наследовать содержание учебной программы летней биологической школы:
Участие в телекоммуникационной деятельности, получение значимой информации из других регионов и стран, связь с невидимыми партнерами и ответственность перед ними, приведут и к росту информации об окружающем мире, и к открытиям в собственном сознании. Для подтверждения этой гипотезы планируется организация в различных регионах России, учебных групп, объединенных телекоммуникационной связью. В настоящее время определены группы школьников 10 - 12 лет из Нижнего Новгорода, Мурома, Санкт-Петербурга, Омска, Переславля-Залесского. Большой интерес к проекту выразили специалисты из Media MIT Laboratory (Массачуссетский Технологический Институт).
Летняя экологическая школа помогает ученикам и преподавателям лучше узнать друг друга, освоить новые совместные формы работы, подготовить почву интересного телекоммуникационного общения. Надеемся, что в будущем году ученический и преподавательский коллектив школы будет представлять больше регионов и стран.