Современные и перспективные технологии обучения биологии в школе и в вузе

Е.Н. Арбузова, О.А. Яскина 

СОВРЕМЕННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ 
ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ 

В ШКОЛЕ И В ВУЗЕ

Монография

Москва

Издательство «ФЛИНТА»

2022

УДК 372.857
ББК 74.262.8

А79

А в т о р ы :

Арбузова Елена Николаевна – доктор педагогических наук, доцент, профессор 

кафедры 
методики 
преподавания 
биологии, 
химии, 
экологии 
и 
географии 

Московского государственного областного университета, профессор кафедры 
адаптивной и физической культуры Омского государственного университета им. 
Ф. М. Достоевского, профессор кафедры биологии и экологии Новосибирского 
государственного педагогического университета. Академик Российской академии 
естествознания, член-корреспондент Международной академии наук педагогического 
образования.

Яскина Ольга Александровна – аспирант кафедры методики преподавания 

биологии, химии, экологии и географии Московского государственного областного 
университета.

Р е ц е н з е н т ы :

Демьянков Евгений Николаевич – кандидат педагогических наук, профессор 

кафедры ботаники физиологии и биохимии растений Орловского государственного 
университета им. И. С. Тургенева, профессор, член-корреспондент Международной 
академии наук педагогического образования;

Лучко Олег Николаевич
–
кандидат
педагогических
наук, профессор, 

заведующий кафедрой информатики, математики и естественно-научных дисциплин
Омской гуманитарной академии.

Сахаров Андрей Валентинович – доктор биологических наук, профессор, 

заведующий кафедрой биологии и экологии Новосибирского государственного 
педагогического университета.

Арбузова Е.Н. 

А79 
 Современные и перспективные технологии обучения биологии в 

школе и в вузе : монография / Е.Н. Арбузова, О.А. Яскина. – Москва : 
ФЛИНТА, 2022. – 207 с. – ISBN 978-5-9765-5215-9. – Текст : элек-
тронный.

В монографии рассматриваются современные и перспективные 

технологии обучения биологии в школе и в вузе. Подробно представлены
технологии визуализации учебного материала, рассмотрены известные и 
новейшие приёмы визуализации информации. Особое внимание уделено 
перспективным технологиям дополненной и виртуальной реальности, а 
также модульной технологии обучения биологии.

Для 
исследователей 
проблем 
методики 
обучения 
биологии, 

студентов, преподавателей педагогических вузов и учителей биологии.

Авторы благодарят за участие в монографии своих коллег д.б.н., 

профессора А.В. Сахарова, к.б.н., доцента В.И. Лошенко, к.п.н., доцента
С.В. Назарова, 
к.п.н., 
доцента
Р.В. Опарина, 
учителей 
биологии 

Р.И. Бабкина, К.А. Камышева, Д.В. Сараеву.

УДК 372.857
ББК 74.262.8

ISBN 978-5-9765-5215-9
© Арбузова Е.Н., Яскина О.А., 2022
© Издательство «ФЛИНТА», 2022

Оглавление

Предисловие ............................................................................................ 4
Введение................................................................................................... 6
Глава 1. Генезис, развитие и трансформация наглядного метода 
обучения биологии.................................................................................. 9
Глава 2. Модульная технология в дистанционном обучении
школьников............................................................................................ 22
Глава 3. Технология игры как условие активизации учебно-
познавательной деятельности школьников на уроках биологии..... 39
Глава 4. Факультативный курс «Теория и практика решения
ситуационных задач и пизаподобных заданий по методике обучения 
биологии» для студентов-биологов..................................................... 60
Глава 
5.
Реализация
применения 
современных 
приемов 

визуализации 
информации 
как 
средство 
формирования 

естественнонаучной грамотности у студентов .................................. 68
Глава 6. Модель единых фондов оценочных материалов для
диагностики предметных и методических компетенций учителей 
биологии: разработка и апробация...................................................... 75
Глава 7. Модель рефлексивной системы методической подготовки 
учителя биологии в педвузе................................................................. 92
Глава 8. Коллажирование как методический прием формирования и 
оценивания 
предметных 
и 
метапредметных 
результатов 
у 

школьников на уроках биологии....................................................... 106
Глава 9. Методики, ориентированные на действие......................... 113
Глава 10. Методики обучения, ориентированного на действие при 
обучении биологии в школе............................................................... 122
Глава 11. Использование технологии дополненной реальности на 
уроках биологии.................................................................................. 136
Глава 12. АR-майнд-мэппинг или моделирование интеллект-карт по 
биологии для школьников на основе технологии дополненной 
реальности............................................................................................ 148
Глава 13. Формирование естественно-научных компетенций у 
школьников в исследовательской деятельности по биологии 
средствами дополненной реальности................................................ 172
Глава 14. Технологии 3D и дополненной реальности как средства 
обеспечения 
новых 
образовательных 
в 
преподавании 

биологических дисциплин ................................................................. 188
Глава 15. Концепция и модель культуротворческой системы 
дополнительного экологического образования ............................... 198

Предисловие

Современное общество выдвинуло новые требования к 

образовательному 
процессу 
в 
средней 
школе. 
Основным 

требованием является необходимость связать обучение с жизнью в 
условиях рыночных отношений и подготовить обучающегося к 
эффективной деятельности вне стен школы. Работодатели требуют 
от выпускников наличие компетенций в IT-сфере, независимо от 
полученной 
профессии. 
Без 
цифровых 
компетенций 

профессионального настоящего и будущего нет. Поэтому авторы 
предлагаемой монографии уделили в своей книге особое внимание 
информационным и коммуникационным технологиям, в части 
вопросу 
использования 
мобильных 
технологий 
обучения, 

применения дополненной реальности в обучении биологии. 
Авторами показана роль информационных и коммуникационных 
технологий 
в 
активизации 
познавательной 
деятельности 

обучающихся, в развитии их исследовательских умений и 
компетенций. 

ФГОС ориентирует образование на достижение нового 

качества, адекватного современным запросам личности, общества и 
государства. Характерной чертой новой редакции стандарта 
является его деятельностный характер, ставящий главной целью 
развитие личности обучающегося. Ученик сам открывает знания 
через 
содержание 
учебно-методического 
комплекса, 
его 

способность к саморазвитию и самосовершенствованию путем 
сознательного и активного присвоения нового социального опыта, 
означает умение учиться. Разрабатываемые в данном издании 
современные и перспективные образовательные технологии и 
методики 
в 
своей 
концептуальной 
основе 
опираются 
на 

деятельностный и информатизационный подходы в процессе 
организации 
обучения. 
Именно 
к 
таким 
педагогическим 

технологиям и методикам и относятся наработки исследователей –
авторов данной монографии. 

Учеными-методистами раскрыты современные технологии 

при обучении биологии такие как аудиовизуальные технологии 
обучения. 
Подробно 
представлена 
в 
издании 
технология 

визуализации учебного материала, рассмотрены известные и 
новейшие приёмы визуализации информации. Уделено внимание 
ментальным картам (картам памяти), подробно описана методика 
работы с коллажами (коллажирование на уроках биологии), в новом 
аспекте 
выступает 
инфографика 
и 
схемо-знаковые 
модели. 

Представлены методики, ориентированные на действие, модульная 
технология в аспекте дистанционного и смешанного обучения 
школьников.

Рецензируемая монография является итогом многолетней 

плодотворной совместной работы авторов. Исследователи проявили 
незаурядный талант и творческие способности, разрабатывая 
данные методики. Много времени и сил ушло на внедрение этих 
новшеств в образовательный процесс школы и вуза. Так же
внимание уделялось авторами монографии для популяризации 
своих идей. Исследователи печатались в периодических изданиях, в 
частности в научно-методическом журнале для учителей биологии 
«Биология в школе». Отрадно отметить, что все авторы монографии 
не только коллеги, но и единомышленники, приверженцы одной 
методической школы. Надеюсь, что данные материалы будут 
полезны учителям биологии, студентам, аспирантам и учёным 
методистам.

Кандидат педагогических наук, профессор Орловского 

государственного 
университета 
им. 
И.С. 
Тургенева 

Е.Н. Демьянков.

Введение

«Истина в том, что технология никогда не заменит учителей. 

Однако учителя, которые знают, как эффективно использовать 
технологию, 
чтобы 
помогать 
учащимся 
объединяться 
и 

взаимодействовать онлайн, заменят тех, которые не знают». 

Кэри Харрод

Динамично развивающаяся биология является одним из 

приоритетных 
направлений 
развития 
современной 
науки 
и 

производства. Современный курс биологии и методики ее обучения 
в вузе должен раскрывать перспективы развития биологических 
наук, направлений, смежных наук и областей знаний.

ФГОС второго поколения направлен на обеспечение перехода 

от простой ретрансляции знаний к раскрытию возможностей 
обучающихся, 
к 
подготовке 
их 
к 
жизни 
в 
современных 

социокультурных условиях. Для обеспечения такого перехода в 
основу новых стандартов положен деятельностный подход, 
предусматривающий в первую очередь воспитание и развитие 
личности обучающихся, формирование у школьников готовности к 
саморазвитию и непрерывному образованию.

Включение в требования образовательных стандартов к 

результатам освоения обучающимися основных образовательных 
программ таких требований, как освоение универсальных учебных 
действий, 
сформированность 
компетенций, 
способности 
к 

творчеству и созиданию, предполагает формирование механизмов 
развития творческих способностей обучающихся в контексте 
нового уровня взаимодействия между учителем и учениками, 
предусматривающего применение в образовательном процессе 
разнообразных педагогических и информационных технологий, 
методов 
и 
форм 
обучения, 
способствующих 
усилению 

познавательной и творческой активности обучающихся, учету 
индивидуальных 
особенностей 
каждого 
обучающегося. 

Формирование 
такой 
системы 
образования, 
в 
том 
числе 

биологического, будет невозможным без подготовки учителей 
нового типа, способных в своей практической деятельности 
реализовать новую образовательную философию.

В 2017 году введен в действие Профессиональный стандарт 

педагога.

В настоящее время идет обсуждение проекта концепции 

предметной области «Биология» и детализация требований 
стандартов. Стандарты не должны быть «пустыми», в ближайшее 
время они будут наполнены предметным содержанием. Появятся 
новые УМК, экспертизу пройдут новые учебники биологии. 

Современное образование требует от педагогов постоянного 
повышения квалификации и профессионального роста. ФГОС 
основного общего образования декларирует ряд требований к 
результатам освоения программы обучающимися, среди которых: 
формирование готовности к саморазвитию и непрерывному 
образованию; формирование и развитие компетентности в области 
использования информационно-коммуникационных технологий. 
Очевидно, что в связи с бурным развитием биологической науки в 
XXI веке должна произойти трансформация новых знаний в сферу 
биологического образования. Все новейшие достижения должны 
быть отражены в программах биологических дисциплин в 
педагогических вузах, где готовят бакалавров и магистрантов –
будущих учителей биологии. Теория и методика обучения 
биологии, являясь педагогической наукой должна разработать 
методологию и методику реализации нового междисциплинарного 
потока 
биологических 
знаний 
в 
системе 
непрерывного 

биологического образования.

В этих условиях остро встает вопрос о повышении 

методического мастерства, о способности учителя творчески 
подходить к планированию и осуществлению учебного процесса. 
Необходимость 
и 
возможность 
проявлять 
творчество 
в 

профессиональной педагогической деятельности требует от учителя 
биологии прочных и глубоких знаний основ методики своего 
предмета, 
методических 
умений. 
Методическое 
творчество, 

инициатива – важнейшие качества учителя биологии.

На практике многие начинающие учителя биологии нередко 

ориентируются только на собственное «творчество», отрицая 
классическое наследие методики преподавания биологии. А затем с 
большими затратами времени и труда открывают для себя давно 
известные в методике биологии истины. Уже поэтому студентам 
необходимо 
овладеть 
основами 
методической 
науки, 

методическими нормами, которые затем послужат прочной базой 
для осуществления творческой педагогической деятельности.

Несомненно, что в условиях преобразования нашего общества 

школа 
обязана 
существенно 
изменить 
содержание 
своей 

деятельности, образование должно систематически обновляться, 
стать более гибким, но все это возможно при условии опоры на 
классические положения методики. 

Настоящее издание содержит наряду с фундаментальной 

теоретической базой и аспекты для развития творчества учителя и
преподавателя, приемы, технологии, модели и методики обучения 
биологии: приемы визуализации информации (Глава 5), генезис и 
трансформация наглядного метода обучения биологии (Глава 1), 
коллажирование (Глава 8), модульная технология в обучении 

биологии (Глава 2), технология игры (Глава 3), технологии 
дополненной реальности (Главы 11-14), модель рефлексивной 
системы (Глава 7), модель единых фондов оценочных материалов 
(Глава 6), методики обучения, ориентированного на действие 
(Главы 9-10), факультативный курс «Теория и практика решения 
ситуационных задач и пизаподобных заданий по методике обучения 
биологии» для студентов-биологов (Глава 4), концепция и модель 
культуротворческой системы дополнительного экологического 
образования (Глава 15).

Это содержание направлено на достижение главной цели 

высшего педагогического образования – развитие творческого 
потенциала студентов
и педагогов, повышение их общего 

интеллектуального уровня, эрудиции
в сфере современных и 

перспективных технологий обучения биологиии.

Глава 1. Генезис, развитие и трансформация наглядного 

метода обучения биологии

Яскина О.А.

Наглядное обучение имеет давние традиции. Его зарождение 

и развитие связано с формированием общества, прогрессом 
научных знаний, с необходимостью сочетать слово с опытом. Оно 
выросло из необходимости передачи духовного опыта одного 
поколения другому посредством демонстрации обычаев, традиций, 
ритуалов, этических норм поведения, правил общежития и т.д.

Естествознание как учебный предмет вводился в школы 

России только в конце XVIII в. «Устав народных училищ» 1786 г. 
ориентировал 
учителя 
естественной 
истории 
применять 

наглядность при обучении [14]. Например, один из параграфов 
этого Устава рекомендовал «широко применять наглядность 
преподавания, уделяя внимание памятникам природы, архитектуры 
и 
искусства, 
находящимся 
вблизи 
училища, 
различным 

иллюстративным пособиям» [16]. Наглядность в обучении была 
признана необходимым условием его успешности.

Начала, 
положенные 
в 
основании 
русской 

общеобразовательной школы, были отражением основных мыслей 
педагогических воззрений Я.А. Коменского, который придавал 
особое значение принципу наглядности в обучении: «всякое знание 
берет начало свое в созерцании посредством внешних чувств» [8, 
с. 384]. Отсюда вытекает золотое правило для учителей: «все 
должно быть предоставляемое внешним чувствам, насколько это 
возможно; если же что-нибудь может быть одновременно 
воспринято несколькими чувствами, то предоставляй этот предмет 
одновременно нескольким чувствам» [8, с. 384]. Педагог считал, 
что учащиеся сами должны видеть, слышать, обонять, вкушать все, 
что они могут и должны видеть, слышать и т.д., что позволит 
избавить чувственную природу от бесконечных неясностей и 
трудностей.

Необходимо, чтобы начало познания исходило всегда от 

внешних чувств. Начало обучения должно начинаться с созерцания 
самих предметов. Если планируется донести до учащихся истинное 
и верное познание вещей, то необходимо, чтобы все преподавалось 
посредством собственного наблюдения и чувственной наглядности. 
«Внешнее чувство есть надежнейший руководитель памяти. 
Каждый из нас легче и прочнее запомнил бы, что такое носорог, 
если бы видел его где-нибудь живого или, по крайней мере, на 
картинке» [8, с. 384]. Я.А. Коменский наглядность рассматривал не 
только как обучающий принцип, но и как средство, облегчающее 

воспитание и обучение. Для осуществления наглядности он 
рекомендовал 
использовать: 
реальные 
предметы 
и 

непосредственное наблюдение над ними; модели и копии предмета; 
изображение предмета или явления на картинках. Таким образом, 
Я.А. Коменский теоретически обосновал и раскрыл принцип 
наглядности, рассмотрев наглядные пособия как средства усвоения 
учебного материала. 

Позднее 
стали 
различать 
наглядность 
графическую 
–

основанную 
на 
пользовании 
различными 
графическими 

изображениями предметов и явлений (рисунки, стенные таблицы, 
диапозитивы) и наглядность предметную –
основанную на 

изучении подлинных предметов и явлений (коллекции, препараты, 
модели, опыты).

Идеи 
наглядного 
обучения 
пользовались 
широким 

применением при преподавании всех предметов, в том числе 
естественной 
истории, 
что 
при 
«методе 
вопрошения», 

превращающий урок в постоянную беседу учителя с учениками, 
удовлетворяла требованиям педагогики. Эта идея наглядного 
обучения так же проявляется у Ф.И. Янковича при издании 
«Зрелище вселенной». 

Методические установки Устава 1786 г. нашли выражение в 

предисловии к учебнику В.Ф. Зуева «Начертание естественной 
истории». Учебник В.Ф. Зуева начинался с предисловия, где в 
сжатой форме были даны указания учителю, как преподавать 
естествознание 
учащимся, 
в 
том 
числе 
указывалось, 
что 

преподавание должно вестись не только путем чтения текста, но и 
наглядно: «При толковании параграфа, или, лучше сказать, при 
рассуждении о какой-либо вещи, учитель показывает оную в самой 
натуре, или по крайней мере по картине, почему при каждом 
Народном училище в сем классе должно стараться иметь таковых 
вещей собрание, которые в натуре, которые в рисунках» [7, с. 3]. 

У Зуева требования наглядности преподавания высказано в 

определенно ясной форме: учитель должен показать предмет, о 
котором идет речь, в самой натуре, или «по крайней мере на 
картине». Из данной формулировки видно, что Зуев ставил показ 
натуральных объектов выше, чем показ их изображений, картин, 
рисунков и т.д., то есть предметная наглядность им ценилась выше 
чем графическая [12]. С точки зрения теории формирования и 
развития биологических понятий (1956 г.) это требование является 
актуальным и по сей день. 

Зуев первый и позаботился о таких рисунках, составив к 

своему учебнику атлас стенных таблиц с изображением животных; 
таблицы эти печатались с медных досок и, как видно из архивных 
документов, рассылались отдельными листами по школам до 

самого конца царствования Александра I. Атлас «Фигуры по 
естественной истории» был выпущен как приложение ко второй 
части учебника. На каждом листе изображено от 2 до 5 животных. 
Во время урока листы раздавали учащимся. В первой части 
учебника с описанием минералов и растений таблиц не было, так 
как В. Ф. Зуев считал, что учащиеся должны рассматривать 
натуральные объекты. В связи с этим он рекомендует оригинальные 
методические приемы: распознавание и описание своими словами 
натуральных вещей, отыскивание на географических картах мест, 
откуда они происходят.

Однако в те времена школы были слабо обеспечены 

учебниками 
и 
еще 
хуже 
–
наглядными 
пособиями 
по 

естествознанию. Поэтому методические наставления В.Ф. Зуева не 
всегда находили практическое применение, хотя в их основе были 
заложены элементы раскрытия полезности (значимости) изучения 
естественной истории, к которому учащиеся всегда проявляют 
интерес.

По-видимому, сегодня мы бы стали говорить о создании 

дидактических 
материалов 
с 
учетом 
психофизиологических 

особенностей 
ребенка 
и 
эргономических 
требований 
к 

изображению. 
Проблема 
использования 
и 
изготовления 

дидактических 
материалов 
остается 
серьезной 
для 
учителя 

сегодняшней 
школы. 
Необходимо 
развивать 
визуальную 

грамотность как учащихся, так и учителей. Идеи Зуева не теряют 
своей значимости и в XXI в. – веке визуальной культуры и 
информационных и коммуникационных технологий, широкого 
использования аудиовизуальных технологий обучения в биологии 
[1, с. 31].

Русские ученые того времени были пропагандистами 

методических правил и учебников немецкого педагога А. Любена, 
который придавал большое значение развитию у учащихся 
наблюдательности при изучении природы. Одно из методических 
требований Любена к приемам обучения гласит: «Показывай 
ученику как можно больше произведений природы и заставляй его 
самого наблюдать, описывать и располагать их в порядке» [9, с. 48]. 
В связи с этим он развивал применение принципа наглядности к 
изучению природы: «…произведения природы при наблюдении 
должны находиться как можно ближе к органам внешних чувств 
дитяти; наблюдаемый предмет должен останавливать на себе 
внимание дитяти до тех пор, пока в душе его не получится полный 
образ. Поэтому, по крайней мере, каждые два-три ученика должны 
иметь перед собою по одному экземпляру рассматриваемых 
произведений…» [9, с. 56]. Таким образом, наряду с приемами