УЧЕБНИКИ N 87 
 

Глаза и уши компьютера – на пользу биологии и биологам

Некоторое время назад мы начали обсуждение доступности и применимости ресурсов, которыми может располагать учитель биологии для каждодневного использования на уроках и во внеурочной деятельности (см. Дмитриева Н. «Нужен ли школьному биологу компьютер, или Ода компьютерной периферии», «ПС» № 47, 2005). Речь идет о предоставляемых компьютерной техникой новых возможностях использования того материала, что уже накоплен самим учителем и его ближайшими коллегами в течение многих лет практики в школе. Применение этой группы ресурсов почти не требует от учителя специальной подготовки, так как он хорошо представляет содержание и владеет методикой применения. Сюда попадают родные цветочки на окнах, живой уголок, пришкольный участок и содержимое кабинета. И живой опыт живого учителя.
Но многие наглядные пособия из стандартного наполнения кабинета, в свое время бывшие универсальными, от времени рассыпаются, теряют свой исходный вид и, следовательно, познавательную ценность. Другие объекты, столь необходимые для исследования, имеют часто свой собственный ритм жизнедеятельности, отличный от пунктов содержания и последовательности изучения, заложенных в программе по биологии. То есть чаще всего активность растений и животных приходится не на сезон обучения.
Более того, мы понимаем, что специфика преподавания биологии, кроме необходимости и возможности демонстрировать очень широкий круг объектов и явлений, заключается еще и в проведении достаточно большого диапазона лабораторных и практических работ. Организовать получение запланированных результатов работы и не потерять ребячьи время и интерес бывает иногда настолько сложно, что многие учителя просто отказываются от проведения совершенно необходимых очных лабораторных работ, подменяя их рассматриванием таблиц и рисунков.
Теперь представьте себе, что в дополнение, например, к традиционным микроскопам у вас имеется всего один, но цифровой, соединенный с компьютером и с мультимедийным проектором. Все, что «видит» микроскоп, немедленно оказывается на экране в поле зрения всего класса. Вы с учениками обсуждаете это зрелище, указывая курсором мыши на те объекты, на которые надо обратить внимание. Причем это, заметьте, не плакат – это реальный препарат или реальное событие, находящееся в этот момент под объективом микроскопа. Таким образом, вы объяснили классу, что они смогут увидеть в окуляре лабораторного микроскопа, и можете быть уверены, что большая часть ребят понимают, о чем речь, и смогут произвести требуемые наблюдения.
Те же факторы работают на вас, если к проектору подключены, например, видеокамера, направленная на ваши руки, демонстрирующие правильный порядок действий при пикировке или пересадке растений, а также производящие любой из опытов, например, коагуляцию белка или определение состава семян.
Разумеется, все вышесказанное относится не только к традиционным урокам и традиционному распределению ролей между учителем и учеником. Предлагаемые формы работы существенно расширяют возможности обеих сторон – и учительской, и ученической – и в то же время способствуют сближению и стиранию границ между сторонами дающей и берущей. При этом частичная смена ролей учителя и ученика идет только на пользу, заставляя первых вспоминать подзабытые навыки обучения и подтягиваться, а вторых обучая навыкам коммуникативного общения не только в среде сверстников.
Поэтому позволю утверждать, что из поступающего в распоряжение учителя биологии в рамках информатизации и компьютеризации оборудования самыми ценными становятся глаза и уши компьютера – различные устройства, позволяющие многократно наблюдать живые объекты и происходящие с ними процессы и явления. Особенно хочу обратить внимание на тот факт, что применение этих устройств чаще всего позволяет сохранять жизнь исследуемым объектам и, несомненно, сокращает количество экземпляров этих объектов, необходимых для изучения. Присутствие в этой цепочке проектора многократно усиливает эти преимущества.
Наш список и более подробное знакомство с «глазами» и «ушами» были начаты в предыдущем материале цифровым микроскопом и сканером – как наиболее дешевыми и распространенными устройствами, но не могут считаться логичными без рассмотрения возможностей, области применения, необходимости, доступности и перспектив использования видеокамеры, фотокамеры и конечно же веб-камеры.

Цифровая видеокамера

Итак, многие ценные объекты для исследования часто имеют свой собственный ритм жизнедеятельности, отличный от содержания и последовательности изучения школьной биологии. И самые интересные и понятные для ребят примеры оказываются непоказанными и незафиксированными, на них в дальнейшем нельзя опираться, что в целом «успешно способствует» отрыву теории биологии от практики и повседневной жизни.
Все многообразие способов применения видеокамеры можно условно разделить на две большие категории – видеофиксация и видеодемонстрация. Видеосъемка любого живого объекта дает гораздо больше информации, чем простое фотографирование. Любой снятый сюжет можно после несложной обработки замедлить или убыстрить, рассмотреть и изучить необходимые детали, остановив и зафиксировав изображение на любой стадии.
На уроке видеокамера может исполнять роль бинокля, передавая через проектор на экран или стену увеличенное, детальное изображение процессов, происходящих на лабораторном или учительском столе или в классе. При этом сама съемка может и не происходить. Интересно то, что при демонстрировании нам все равно, какая будет камера: для подобного назначения равно подходят как цифровая, так и аналоговая камера. Кактус с его видоизмененными листьями-колючками, любой маленький цветок, рыбки в аквариуме, хомяк в клетке – список живых и нужных для рассмотрения объектов, достаточно мелких для предъявления целому классу учеников, можно продолжить.
Среди маленьких хитростей, которые могут пригодиться, следующая: если вы хотите получить наиболее четкую макросъемку, то лучше как можно ближе, не пользуясь зуммом, подойти к объекту, помня, что при выставленной автофокусировке минимальное расстояние – около 10 мм, то есть почти вплотную (рисунок 1, 2).
Правда, стоит сделать очень важное дополнение и разъяснение – лучше иметь штатив. Снимать с рук, без штатива, не стоит более 5–7 минут, так как возникающее дрожание может свести на нет все качество съемки, а кроме того, существенно усложнить последующую обработку – например, выбор и монтаж содержательно значимых кусков и оптимальную компрессию видео. Установка камеры на штатив часто дает дополнительное качество и дополнительные же степени свободы в ее управлении – воспользоваться зуммом, наехав на объект или отъехав от него, повернуть камеру плавно, следуя за объектом, наклонить, закрепить камеру и уйти, вообще не управляя какое-то время процессом. В идеале стоит иметь два разных по величине штатива: высокий и устойчивый, но тяжелый – чаще для съемок на природе, в классе и с использованием видеокамеры – и маленький, легкий, но менее устойчивый – чаще ставящийся на лабораторный или учительский стол, подходящий как для видео, так и для фотокамеры (рисунок 3, 4).
Для целей демонстрации можно использовать следующие варианты наличествующей техники и ее подключения:
камера (любая) – аудиовидеокабель («стереофонический видеокабель» согласно инструкции) – телевизор с большим экраном;
камера (любая) – аудиовидеокабель – проектор, экран (или гладкая светлая стена).
Если мы не записываем происходящее и нужна только картинка, можно использовать только один удлинитель – для видеоканала. (рисунок 5, 6).
Для целей съемки и последующей обработки видеоматериала можно применять два способа – снимать на пленку и снимать непосредственно на жесткий диск компьютера. Съемка без пленки – вариант, наиболее экономичный по времени, так как видео сразу же оказывается подготовленным к обработке. Но и наиболее экстремальный, так как зависит от надежности соединения взаимодействующих частей шнурами – при нарушении контакта есть опасность потерять как уже снятое, так и прервать на достаточно длительный период саму возможность фиксации.
Применять беспленочный способ съемки имеет смысл в том случае, если происходит, например, съемка лабораторного животного, которое находится в поле зрения закрепленной камеры, на столе, и нужно уйти, чтобы оно стало бегать. Кроме того, нужно помнить, что в момент непосредственного захвата видео через любую программу размер файла исходного фильма оказывается достаточно большим, что предъявляет дополнительные требования к размеру свободного места на жестком диске вашего компьютера.
Вариант, позволяющий и не терять фиксируемое, и быстро сразу же рассматривать, таким образом изучая наблюдаемые предметы и явления, – в некотором плане идеальный – это съемка на пленку с параллельным захватом видео на компьютер. Достоинства – полное качество видео только что наблюдаемого явления и возможность тут же вернуться в это событие и рассмотреть его подробно без боязни потерять целое и общее – перекрывают возможные недостатки и неудобства подобного двойного способа.
Есть и еще один более длительный по последующей обработке, но доступный по имеющемуся в непосредственном доступе у учителя «здесь и сейчас» вариант – соединить для съемки устройства в такой последовательности: камера – аудиовидеокабель – видеомагнитофон с пленкой VHS, телевизор с большим экраном (или камера – аудиовидеокабель – телевизор с большим экраном – видеомагнитофон с пленкой VHS).
Использование видеомагнитофона в качестве записывающего устройства существенно уменьшает удобство и пользу от цифрового видео; приведено в качестве вариативно-аварийного.
Пожелание учителю, впервые с дрожью и опаской взявшему в руки видеокамеру: научитесь свободно доверять себе и цифровой камере – показывайте с ее помощью на уроках все необходимое и возможное, снимайте сами и поручайте вашим ученикам! Поверьте, что затраты на освоение уже описанных не очень хитрых способов окупятся сторицей!
В дальнейшем среди ваших учеников наверняка выявятся как любители самой съемки (у некоторых из них – по счастью – может оказаться и своя личная цифровая видео- или фотокамера), так и те, кому больше будет нравиться это видео обрабатывать. Освоив не слишком сложные, но требующие некоторой вдумчивости, кропотливости и усидчивости приемы, вы и ваши ученики на следующий же день после проведенных съемок будете иметь возможность прокрутить за несколько минут часы снятого видео. Или, наоборот, внимательно рассмотреть тот или иной момент происшедшего, применяя в дальнейшем все доступные элементы монтажа.
Подробнее об организации такого взаимодействия на постоянной основе, о технологиях и открытиях, могущих проявиться на этом пути, можно прочесть во вступительной статье к «Живой электронной коллекции опытов по школьному курсу физики», опубликованной в журнале «Вопросы Интернет Образования» http://center.fio.ru/vio/vio_05/cd_site/Articles/art_1_8.htm.
Там же можно познакомиться и с самой коллекцией, содержащей множество опытов из
пограничных биологии, а то и чисто биологических тем http://center.fio.ru/vio/vio_05/resource/Internet/Phisics/index.htm. Из индивидуальных проектов, показывающих завершенный, целостный результат работы, включающий в качестве непременного компонента заснятые опыты, рекомендуем посмотреть проект на стыке химии и биологии – «Карбонат кальция в природе» http://www.home-edu.ru/user/f/00000608/Projects/Prokofev/Prokofev001.htm.

Цифровой фотоаппарат

Один из самых доступных и сохраняющих природу способов фиксации живого – фотографирование. Конечно, идеальный вариант – дорогая цифровая фотокамера, имеющая множество возможностей, о которых я только могу догадываться, разглядывая профессиональные фотоснимки, поскольку подобной техники не имею.
Но даже с помощью доступного нам цифрового фотоаппарата, часто называемого пренебрежительно мыльницей, можно получить хорошие фотографии и использовать их в дальнейшей работе. (Рекомендую ознакомиться с интересной статьей Александра Андреевича Чеботарева «Расширение возможностей использования цифровой фотокамеры D-Link», содержащей рекомендации по созданию и использованию приспособлений для фотографирования мелких объектов – http://vio.fio.ru/vio_22/cd_site/Articles/art_1_6.htm. )
Отправляясь на экскурсию, например, лучше иметь в своем распоряжении и видеокамеру, и фотокамеру – многие, в том числе и динамические, моменты на фотографии получаются не менее выразительными, чем при съемке. А уж объекты, которые не могут быстро от вас удаляться – пейзажи, деревья, поросшие лишайниками камни, отдельные растения, птичьи гнезда, населенные разными обитателями пни, гусеницы, коконы и так далее, – на фотографии могут получиться значительно лучше, так как размер кадра при фотографировании можно задать с избытком (2048х1536, 1600x1200, 1024x768…). (Рисунок 7).
Находясь в условиях кабинета или лабораторной комнаты, можно закрепить камеру на штативе и фотографировать c одной и той же точки по одному кадру с той или иной периодичностью. Таким образом, медленные процессы, например, прорастание семени, поворот растения за солнцем, динамику листовой мозаики, движение усиков гороха, фасоли или пассифлоры, раскрытие, цветение и скручивание перед опадением цветка гибискуса, можно, быстро пролистывая снятые кадры один за другим или собрав из них фильм, развернуть во времени, убыстрить. Можно собирать отдельные фотографии в фильм, например, с помощью программы Quick Time.
Памятуя о наших бесценных таблицах и других громоздких объектах, обращаем внимание на то, что цифровой фотоаппарат может очень помочь нам их сохранить! Воспользуйтесь штативом, установите оптимальный размер кадра – из возможных выберите наилучшие условия освещения и сфотографируйте все таблицы и другие крупные объекты наших предметных коллекций.
Одно из пожеланий для удобства и радости пользования фотокамерой – изыщите средства и постарайтесь приобрести карту памяти большую, чем поставляется в комплекте. Фотокамера может снимать и небольшие – обычно одномоментно до 150 секунд – фрагменты видео. Карта 512 Мб, например, позволяет снять около 16,5 минуты видео со звуком. Качество видео, получаемое фотокамерой, безусловно, уступает качеству видео, получаемого видеокамерой, особенно звук (получается глуховатым и квакающим), но в некоторых случаях и оно очень даже приемлемо. В дальнейшей обработке это видео даже несколько проще, чем такое же с видеокамеры.
В свете всего вышеизложенного повторим, что хорошая цифровая фотография поможет и в создании для тематических коллекций недостающих объектов, и в оформлении исследований вашими учениками, и в хранении в цифровом виде наиболее ценных или ветхих экспонатов и пособий. Кроме того, фотографирование – один из самых легких способов фиксации – как в исполнении, так и в обработке. И один из самых «эстетично-педагогичных» – по способности доставить радость и объединить участников – как вокруг самого процесса, так и вокруг получившегося результата.

Web-камера

В состав компьютерного класса часто входит Web-камера той или иной марки. Эта камера работает только вместе с компьютером, что несколько сужает спектр ее применения по сравнению с видео или фотокамерой.
Хорошая Web-камера – это чаще всего мобильная камера, использующая специальный объектив с возможностью автоматической настройки фокуса для обеспечения высокого разрешения изображений – 640 х 480 – и оптимального качества видео при скорости смены кадров 30 кадров в секунду, включающая в себя интегрированный микрофон. Часто такая «умная» камера старается с помощью своего процессора автоматически настраивать цвет, баланс белого, резкость и контрастность, пытаясь обеспечить качество изображения и нормальную цветопередачу при любых условиях освещения. Web-камера часто имеет возможность для прикрепления поверх любого компьютерного монитора и встроенный шарнир для небольшого наклона и поворота для позиционирования камеры и проведения видеоконференций в естественных условиях – лицом к лицу.
Менее дорогая и навороченная Web-камера, достаточно дешевая и практически доступная каждому, часто позволяет не меньше, только требует чуть больше аккуратности и внимания при использовании – покрутить объектив вручную, наводя на резкость, поискать в программе и настроить баланс белого и цветность, получше закрепить камеру с помощью подручных средств и приспособлений…
Таким образом, в условиях кабинета, имея одну Web-камеру, мы можем ее применять так же, как и видео или фотокамеру. С помощью стандартной программы записываются обычно не очень длительные фрагменты видео – от минуты до двух. В отношении проведения видеоконференций это чрезвычайно полезная и педагогически ценная возможность, но, учитывая, что в состав класса часто входит всего одна такая камера, организовать конференции в рамках школы не удастся. Но можно организовывать их между школами, получившими такое же оборудование. Представьте, насколько интересным может быть подобный вид взаимодействия! И какие возможности он открывает!
Как уже было сказано, область применения Web-камеры частично захватывает области применения как фотокамеры, так и видеокамеры. Большинство из приведенных выше примеров из разделов, посвященных фото- и видеокамере, годны и в данном случае. То есть снимать и выбирать фотографии для создания коллекций, снимать фрагменты видео и использовать их как для немедленной демонстрации, так и для обработки и многократного использования в дальнейшем с помощью этого инструмента вполне можно.
Помнить нужно о двух обстоятельствах, в зависимости от ситуации становящихся то достоинствами, то недостатками. Первое – Web-камера не имеет своего собственного элемента питания, пользоваться ею можно только в паре с компьютером. Второе – для качества получаемых фото или видеоматериалов, вне зависимости от встроенных возможностей, освещение критично, поэтому лучше всего снимать днем и при хорошем естественном освещении.

В заключение

Конечно же возможности использования компьютера на уроках биологии и во внеурочное время очень велики и не ограничиваются приведенным в данной и предыдущей статье перечислением. И почти совсем мы не поговорили об организации различных способов взаимодействия и методике применения открывающихся перспектив и возможностей не только на уроке, но и за его пределами.
Главное, что, как кажется, совершенно необходимо для реализации всех далеко идущих проектов, увлеченные и знающие учителя. А для того чтобы быть современным, не отставать, а опережать своих учеников, учителю необходимо заниматься самообразованием. Но действующему учителю трудно, почти невозможно заниматься самообразованием самостоятельно и в одиночку. Так же как трудно создавать все материалы к своим урокам самостоятельно с помощью даже самой совершенной техники. Учителю прежде всего нужна поддержка коллег.
Эту поддержку можно получить несколькими вполне доступными способами.
Например, в Центре информационных технологий и учебного оборудования при Департаменте образования города Москвы (http://www.9151394.ru), где организуются курсы повышения квалификации учителей в рамках программы информатизации, накапливаются учительские разработки, которые предъявляются учительскому сообществу и обсуждаются. При этом популяризируются как методы их использования, так и методики их создания.
Кроме постепенно пополняемого предметного раздела «Биология», существует Лаборатория дистанционного повышения квалификации педагогов (http://learning.9151394.ru/) и сетевой учительский клуб – Клуб ТехноЛогия. Для первичного ознакомления материалы доступны через гостевой вход, а для расширения круга возможностей достаточно пройти очень простую процедуру регистрации.
Ниже – перечень уже состоявшихся заседаний и тем, материалы которых в той или иной степени могут быть вам интересны и доступны сейчас, а остальные будут становиться доступными постепенно.

Материалы Клуба Технология

194 – «Увлекательные опыты поселяются на цифровых носителях: представление проекта»
196 – «Курс “Наблюдай, Измеряй, Думай!” (Основы технологии изучения окружающего мира)»
198 – «Компьютер в школьной биологии – поиски и находки»
208 – «Мобильный компьютерный класс – опыт и перспективы использования»
209 – «Учитель – ученик: совместные проекты (опыт и перспективы)»

214 – «Итоги десятилетнего преподавания курса “Основы естественно-научных исследований” для 5–6 классов»
218 – «3 диска для НФПК (созданные по гранту “Школьные образовательные проекты на электронных носителях”)»
224 – «Мультимедиа-технологии как средство решения образовательных задач (Опыт студии “Март”)»
228 – «Конкурс “Архимед 2004. Первый шаг”»
230 – «Мультипликационный словарь (обсуждаем идею)»
235 – «Собираем цифровые коллекции и учебные курсы (представление разработок учебно-издательского центра “Интерактивная линия”)»

254 – «ИКТ в преподавании биологии. Попытка обобщения»
255 – «Заучивание и творчество. Есть ли противоречие?»
257 – «Музей Увлекательной Науки – активный центр сообщества увлеченных людей»
263 – «Apple – новые продукты, новые образовательные возможности»
264 – «Конкурс естественно-научных проектов 2005»
268 – «Биология – учительские находки»
269 – «Лицей Информационных Технологий – выпускные проекты в области естественных наук»
273 – «Кабинет биологии материальный и виртуальный. Реальности, проекты и мечтания. (Продолжаем диалог с компанией “КомпьютерЛинк”)».

Ваше мнение

Мы будем благодарны, если Вы найдете время высказать свое мнение о данной статье, свое впечатление от нее. Спасибо.

"Первое сентября"