Программно-методический комплекс "Промышленная экология"
(незаконченная разработка, имеется демоверсия)

Программно-методический комплекс "Промышленная экология" существует в виде нескольких циклов модельных лабораторных работ. В законченном виде предполагается два варианта - для средней школы и вуза. Школьный вариант предназначен для поддержки школьного курса общей биологии, по разделу "Экологические системы" (стандартного или углубленного эколого-биологического направления). Комплекс предназначен для использования параллельно с традиционными занятиями в 10 или 11 классах. Кроме того, комплекс может применяться при организации факультативных занятий в старших классах. Предлагаемый программно-методический комплекс позволяет ученику "проигрывать" различные сложные природные процессы и явления в удобной и интересной форме. Каждая тема в составе программно-методического комплекса предполагает теоретическую часть, практическое занятие и проверку полученных знаний и навыков. Программно-методический комплекс оформляется в виде практикума, построенного на принципах математического моделирования биологических процессов и их всестороннего графического отображения. Обучаемому предоставляется возможность активно воздействовать на модель при помощи удобных органов управления, устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы. Практические работы сопровождаются кратким теоретическим материалом с элементами мультипликации.

Содержание (школьный вариант)

• Экологические системы:

• Биоценоз пресного водоема.
• Биоценоз широколиственного леса.
• Биоценоз смешанного леса.

• Пищевые цепи в биоценозах.
• Изменения в биоценозах:

• Естественные изменения в биоценозах

• Заболачивание озера как пример естественной сукцессии.
• Зарастание места лесного пожара.

• Антропогенно спровоцированные изменения в биоценозах:

• Смена темнохвойного леса при сплошной рубке.
• Изменения водного биоценоза при зарегулировании реки.
• Смена биоценоза при осушении болот.

Вузовский вариант программно-методического комплекса предназначен для использования параллельно с традиционными занятиями в ВУЗе для студентов специальностей, напрямую связанных с охраной окружающей среды или на факультативных занятиях в школах техникумах и лицеях. Предлагаемый программно-методический комплекс позволит студенту "проигрывать" различные сложные природные процессы и явления в удобной и интересной форме. В течение года обучения комплекс предусматривает обращение к программно-методическому комплексу 15 - 20 раз. Во время работы с программой, студент имеет возможность самостоятельно варьировать элементами и параметрами системы, анализируя и оценивая результаты своего вмешательства. Студентам предоставляется возможность активно воздействовать на модель, устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы. Лабораторные работы сопровождаются кратким теоретическим материалом с элементами мультипликации. При неверных действиях или ответах студент имеет возможность всегда проконсультироваться с теорией. Помимо углубления знаний, умений и навыков в области экологии программно-методический комплекс призван способствовать развитию самостоятельности, логического мышления, наблюдательности, способности анализировать события и делать выводы.

Содержание (вузовский вариант)

• Моделирование процессов распространения загрязняющих веществ в окружающей среде.

• Рассеивание примесей в атмосфере от различных источников.

• от стационарных источников загрязнения;
• от передвижных источников загрязнения;

• Процессы смешения-разбавления примесей в водных объектах:

• смешение-разбавление в водотоках;
• смешение-разбавление в водоемах;

• Процессы распространения загрязнений в подземных горизонтах при глубинной закачке сточных вод.

• Моделирование процессов естественного самоочищения водных объектов при загрязнении.
• Антропогенно спровоцированные изменения в биоценозах.

• Изменения лесных биоценозов под воздействием кислотных дождей.
• Изменения водного биоценоза при зарегулировании реки.
• Смена биоценоза при осушении болот.

Практические занятия внутри программно-методического комплекса построены по двум типам:

• ученику дается возможность "скомпоновать" биоценоз из предложенных ему видов животных или растений и получить отклик, насколько верным и жизнеспособным может являться биоценоз. Обучаемый должен скомпоновать биоценоз так, чтобы там были и продуценты и консументы нескольких порядков и редуценты. Школьник может "собирать" из предложенных видов биоценозы как из кубиков, пока не создаст верный вариант. Повторяя тренинг на нескольких видах биоценозов, ученик достаточно прочно усваивает принципы создания отдельных биоценозов и пищевых цепей в них.
• школьнику предоставляется возможность внутри уже созданного (может быть созданного самим учеником) биоценоза манипулировать количественными параметрами абиотических или биотических факторов (одномоментно - каким-либо одним). При этом на графиках и диаграммах школьник отслеживает изменение количественных параметров других компонентов биоценоза и как результат таких изменений - постепенную смену биоценозасукцессию.

Программно-методический комплекс "Промышленная экология" предназначен для компьютерной поддержки школьного курса общей биологии (раздел "Экология"), для углубления и закрепления знаний и умений учащихся, осмысленного усвоения основных понятий, законов природы, их логических и причинно-следственных связей, a также для развития активных познавательных и аналитических способностей, самостоятельности и наблюдательности. Целью разработки является создание активной обучающей среды, обеспечивающей компьютерную поддержку курса "Общей биологии". При этом необходимо:

• создание единой среды, построенной в виде фильма и включающей:
• тренажерный блок для практических занятий;
• систему теоретических сведений по изучаемым разделам курса;
• блок контрольных заданий с системой процедурных и технологических подсказок;
• выпуск учебно-методических материалов для пользователя.

Основные функциональные возможности среды:

• возможность моделировать физические и биологические процессы, которые невозможно продемонстрировать в классе (естественная смена биоценоза при естественных процессах или антропогенных вмешательствах, количественные изменения в биоценозе при изменении одного из составляющих компонентов и пр.);
• увлекательная форма познания;
• активное вмешательство в любой процесс или явление, моделируемое в ходе работы;
• наглядное отображение вмешательства ученика в процесс или явление;
• возможность для каждого ученика выбрать свой темп и режим работы;
• наличие конструктора и экспертной системы для проверки знаний учащегося.

При наличии такой предметно-ориентированной среды учитель имеет практически неограниченные вожможности для методического разнообразия работы над учебным материалом, осуществлять индивидуальный подход к ученикам с разным уровнем подготовки и способностей, включать работуя с компьютером в любой временной промежуток урока, постоянно держать на высоком уровне активность учеников. На изучение этих разделов экологии в стандартных действующих учебных программах в различных учебных заведениях отводится:

• в школе:

• курс биологии в 10 классе - 10-20 часов;
• факультативный курс "Экология"- 10-20 часов;

• в техникуме - аналогичные факультативные курсы;
• другие - аналогично инженерному вузу.

Данную КОП следует рассматривать как средство, помогающее изучению предмета и одновременно - как средство модернизации и реорганизации учебного процесса в направлении усиления самостоятельной работы учащихся и развития дистанционных форм обучения. Методическое оснащение законченной КОП, необходимое для использования в учебном процессе или самообразовании: пользователю (преподавателю и учащемуся) предоставляются методические пособия, содержащие сведения о системе, правилах работы с ней, порядке проведения вводного ознакомительного занятия, структуре материала, его распределении по часам учебной программы, а также методички по проведению практических работ. Система рассчитана на неподготовленного пользователя и не требует особых теоретических знаний и компьютерных навыков. Время, необходимое пользователю (как преподавателю, так и учащемуся) для приобретения основных навыков работы с КОП не превышает 10-20 минут. Обучения преподавателей навыкам работы не требуется. Целесообразность применения компьютера (по сравнению с традиционными формами обучения) безусловна - ни в лабораторных условиях, ни в нарурном эксперименте практически нельзя реализовать те эксперименты, которые можно "поставить" на компьютере или время получения отклика несоизмеримо с задачами обучения.

Формы предполагаемого использования КОП в учебном процессе:

• в ходе аудиторных занятий (уроки, практические занятия);
• в ходе факультативных занятий;
• при внеурочных занятиях (форма выполнения домашнего задания или учебно-исследовательског практикума),

Данная КОП и подобные ей системы позволяют:

• усилить долю самостоятельной работы учащихся;
• внести в школьный курс элементы моделирования природных процессов для формирования экологического мышления подростков, т.е. понимания целостности и единства природы, умения прогнозировать последствия вмешательства в естетсвенные процессы, умения принимать экологически обснованные решения;
• расширить содержание курсов, легко вносить и изымать из них отдельные элементы.

К дополнительным мотивам к обучению следует отнести разнообразие, красочность, эстетичность представления информации о природе, ее единстве, конкретности и обобщенности.

Требования к системе: IBM-PC/386DX-33 и выше, MS-DOS, монитор EGA, мышь, ОЗУ 1 мб и выше, требует не менее 15 мб на HDD.

Руководитель разработки - Май Ирина Владиславовна