ПОЄДНАННЯ ВІРТУАЛЬНОГО ТА НАТУРНОГО ЕКСПЕРИМЕНТІВ ЯК ОСНОВА ДЛЯ ПІДТВЕРДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ІНТЕРАКТИВНИХ СЕРЕДОВИЩ В ОСВІТНЬОМУ ПРОЦЕСІ
DOI:
https://doi.org/10.32782/2415-3605.25.1.4Ключові слова:
віртуальні лабораторії, симуляції, комп’ютерний експеримент, модель, цифрові інструментиАнотація
Актуальності набуває питання віртуалізації процесу навчання фізики, яке обговорюється науковцями з точки зору розвитку віртуально орієнтованого навчального середовища. У дослідженнях науковців розглядаються різні аспекти проблеми. Загалом показано, що впровадження комп’ютерних технологій у практику навчання фізики є одним з напрямів підвищення ефективності навчального процесу. В той же час можемо констатувати, що не всі методичні питання, пов’язані з комп'ютеризацією навчання (і не лише фізики), розроблені досить детально, що ускладнює впровадження ІКТ у педагогічну практику, зокрема у систему навчального фізичного експерименту. Можливості використання комп’ютерних моделей ще досліджені не повністю, тому перспективи подальших наукових розробок вбачаємо у поєднанні віртуального і натурного експериментів, яке стане основою для підтвердження ефективності використання віртуальних лабораторій в освітньому процесі під час занять із комп’ютерного моделювання у фізиці. У статті описано використання двох видів програмного забезпечення методом отримання комп’ютерної моделі фізичного явища: це віртуальна фізична лабораторія та розробка комп’ютерної моделі на мові програмування. При розробці віртуальних лабораторій дотримуємося твердих принципів: відповідність навчальній програмі, інтерактивність, доступність, автоматизація аналізу. Дослідження зосереджено на порівнянні результатів навчання студентів, що використовують віртуальні лабораторії, та традиційних методів навчання. Аналіз показує, що інтеграція віртуальних експериментів дозволяє підвищити якість освіти, сприяє розвитку критичного мислення та навичок вирішення проблем. Отримані результати підтверджують, що віртуальні лабораторії можуть бути ефективним інструментом для поліпшення освітнього процесу в різних дисциплінах. Дослідження підтверджує гіпотезу, що впровадження віртуальних лабораторій у викладання фізики сприяє формуванню компетентностей майбутніх спеціалістів та відповідає викликам сучасної освіти.
Посилання
Дементієвська Н. П. Використання інтернет-ресурсів для навчального експерименту з курсу фізики середньої школи. Електронне наукове фахове видання «Інформаційні технології і засоби навчання», 2012. № 3 (29). ULR: http://www.journal.iitta.gov.ua.
Жук Ю. О., Соколюк О. М., Дементієвська Н. П., Слободяник О. В., Соколов П. К. Використання Інтернет технологій для дослідження природних явищ у шкільному курсі фізики: посібник за ред. Ю. О. Жука; Ін-т інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України. Київ: Атіка, 2014. 172 с.
Подласов С. О., Матвійчук О. В. Особливості проведення лабораторних робіт з фізики в технічному університеті під час дистанційного навчання. Інформаційні технології і засоби навчання. 2023. Том 93, №1. С. 152–162.
Сальник І. В. Інтеграція реального та віртуального навчального фізичного експерименту в старшій школі. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук. Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова. Київ, 2016. 40 с.
Салтикова А. І., Завражна О. М. Позитивні та негативні аспекти використання віртуальних лабораторних робіт під час навчання фізики в закладах вищої освіти. Розвиток інтелектуальних умінь і творчих здібностей учнів та студентів у процесі навчання дисциплін природничо-математичного циклу «ІТМ*плюс – 2020»: матеріали ІІІ Міжнародної дистанційної науково-методичної конференції (квітень – травень 2020 р.): Суми, 2020. С. 97–98.
Семеніхіна О. В., Шамоня В. Г. Віртуальні лабораторії як інструмент навчальної та наукової діяльності. Педагогічні науки: теорія, історія, інноваційні технології. Суми: Вид-во СумДПУ імені А. С. Макаренка, 2011. № 1(11). С. 341–346.
Семеніхіна О., Юрченко А. Формування інформатичної компетентності вчителя математики і фізики на основі використання спеціалізованого програмного забезпечення. Наукові записки. Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти. Частина 3. Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В. Винниченка, 2015. Вип. 8. С.52–57.
Ткаченко В. М., Жадан О. С. Використання інтерактивних симуляцій на уроках фізики у старшій школі. Збірник наукових праць фізико-математичного факультету ДДПУ, 2024. Вип. 14. С. 148–153.
Федчишин О. М., Мохун С. В., Чопик П. І. Методичні основи використання Phet-симуляцій у процесі вивчення фізики. Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: педагогіка, 2022. № 1. С. 16–24.
Юрченко А. О., Хворостіна Ю. В. Віртуальна лабораторія як складова сучасного експерименту. Науковий вісник Ужгородського університету. Серія: Педагогіка. Соціальна робота. 2016. Вип. 2 (39). С. 281–283.
Ballantyne C. Multiple-Choice Tests: Test Scoring and Analysis, 2000. URL: hhttp://cleo.murdoch.edu.au/evaluations/pubs/mcq/scpre.html
Basher H., Isa S. A. On-Campus and Online Virtual Laboratory Experiments with LabVIEW. Conference Paper SoutheastCon, 2006. DOI: 10.1109/second.2006.1629372
Basher H., Isa S. A. Laboratory experiments using NI ELVIS. Conference: Southeastcon, 2008. IEEE. DOI: 10.1109/SECON.2008.4494323
Gonzalez-Gomez D. et al. Automatic Web-Based Grading System: Application in an Advanced Instrumental Analysis Chemistry Laboratory. Journal of chemical education. 2013. 90(3). Р. 308–314. DOI: 10.1021/ed3000815
Charlott Sellberg, Zeinab Nazari Mads Solberg. Virtual Laboratories in STEM Higher Education: A Scoping Review. Nordic Journal of Systematic Reviews in Education, 2024. Vol. 2, p. 58–75.
Ma J., Nickerson J. V. Hands-on, simulated, and remote laboratories: A comparative literature review. ACM Computing Surveys, 2006. Vol. 38, №. 3. doi: https://doi.org/10.1145/1132960.1132961
Loreta Juskaite. The impact of the virtual laboratory on the physics learning process. Society. Integration. Education. Proceedings of the International Scientific Conference, мay 24th–25th, 2019. Vol. 5. P. 159–16.
Olena Tsvetkova, Olena Piatykop, Antonina Dzherenova, Olha Proninа, Tetiana Vakaliuk and Irina Fedosova. Development and implementation of virtual physics laboratory simulations for enhanced learning experience in higher education. Workshop on Cloud Technologies in Education, December 22, 2023. Kryvyi Rih, Ukraine. Р. 98–110.
Open Source Physics. ULR: https://www.compadre.org/osp/
PhET: Free online physics, chemistry, biology, earth science and math simulations. ULR: https://phet.colorado.edu/
Selma Korlat, Helmut Hlavacs, Christiane Spiel, Marlene Kollmayer, Daniel Martinek, Christian Haider, Patrick Pazour. Phylab – a virtual reality laboratory for experiments in physics: a pilot study on intervention effectiveness and gender differences. Original Research, Frontiers Psychol, 19 February 2024 Sec. Educational Psychology, vol.15. doi.org/10.3389/fpsyg.2024.1284597
Tatli Z., Ayas A. Effect of a Virtual Chemistry Laboratory on Students' Achievement. Educational Technology Society, 16, 2013. P. 159-170
Tsidylo I. M., Shevchyk L. O., Hrod I. M., Solonetska H. V., Shabaga S. B. A computer simulation of population reproduction rate on the basis of their mathematical models. Journal of Physics: Conference Series, 2022. 2288(1), 012014.
Virtual Labs. Merlot. ULR: https://virtuallabs.merlot.org/
Daniel Fernández-Avilés, Diego Dotor, Daniel Contreras, Jose Carlos Salazar. Virtual labs: a new tool in the Education. 13th International Conference on Remote Engineering and Virtual Instrumentation (REV). UNED, Madrid, Spain, February 2016. P. 271–272. ULR: https://www.researchgate.net/publication/301529564_Virtual_labs_A_new_tool_in_the_education_Experience_of_Technical_University_of_Madrid
