Обухова Екатерина Андреевна, Смирнова Софья Ильинична
ГБУ ДПО «СПбЦОКОиИТ», ГБУ ДПО «СПбЦОКОиИТ»
Методист, методист
Методическая разработка на тему: Рекомендации для педагогов применению виртуальных лабораторных работ на уроках физики в средней школе.
Физический эксперимент является основой познания природы явлений и методом научного познания в целом. Физический эксперимент не только обязателен в программе школьного образования, но и важен, так как без физического эксперимента невозможно вывести определенные закономерности, провести рассуждения и сделать определенные выводы по изученному материалу.
Физический эксперимент является фундаментом науки, так как без него невозможно утверждать, является ли теория верной.
Как известно, теория является верной только в том случае, если она экспериментально подтверждена, зафиксирована и имеет границы применимости.
Одним из способов проведения эксперимента является виртуальная лабораторная работа. Виртуальная лабораторная работа позволяет при соблюдении ряда условий успешно влиять на формирование познавательных универсальных учебных действий.
Рассмотрим этапы подготовки и проведения урока физики с применением виртуальных лабораторных работ, разработанных на основе поурочного планирования [1,2].
Этап 1. Постановка цели.
На первом этапе необходимо определить цель применения конкретной виртуальной лабораторной работы. Затем определить оптимальные способы достижения цели наиболее эффективными способами и средствами. При определении цели применения виртуальной лабораторной работы необходимо также учитывать различного рода ресурсы: материальные, технические, временные, а также личностные и возрастные особенности учащихся, а также тематику проводимого урока.
Этап 2. Выбор виртуальной лаборатории и проводимых виртуальных опытов.
Второй этап обусловлен целым рядом обстоятельств, которые необходимы при выборе виртуальной лабораторной работы. Без этого ряда условий будет невозможен процесс подготовки методической литературы, конспекта, структуры проведения урока, а также технической составляющей урока:
Режим доступа к ресурсу.
В данном пункте стоит учитывать возможность проведения виртуальной лабораторной работы в классе, оснащенном современным техническим оборудованием вне урока информатики, а также возможность приобретения необходимого программного обеспечения для виртуальных лабораторных работ.
Финансовые условия использования ресурса.
На сегодняшний день в открытом доступе находится множество виртуальных лабораторных работ, но некоторые редчайшие и сложные для воспроизведения в реальном физическом эксперименте виртуальные лабораторные работы находятся в «закрытом» доступе, то есть для приобретения данного программного обеспечения потребуется внести некоторые финансовые затраты. Не всегда образовательные учреждения имеют свободные финансовые средства для закупки необходимого программного обеспечения, а в особенности – редкого программного обеспечения, которым является виртуальная лабораторная работа.
Если финансовые возможности ограничены, можно обратиться к каталогу образовательных ресурсов (приложение 1), в котором предоставлены некоторые открытые виртуальные лабораторные работы, не требующие дополнительных финансовых затрат.
Язык и сложность интерфейса программного обеспечения.
Несмотря на то, что в современном мире большинство доступного программного обеспечения пишется на нескольких языках, в том числе и на русском языке, некоторые сложные виртуальные лабораторные работы не имеют русификации, поэтому стоит учитывать, что не все учащиеся знают иностранный язык.
Сейчас в открытом доступе находятся разные виртуальные лабораторные работы, с различным интерфейсом. От более простого к более сложному. В некоторых виртуальных лабораторных работах присутствует множество различных функций, что непременно усложняет работу с программным обеспечением, запутывая пользователя, который ранее не знал, как работать с лабораторной работой.
При выборе виртуальной лабораторной работы стоит учитывать возраст и класс учащихся, их владение персональным компьютером и умение владеть различными программами. Если интерфейс виртуальной лабораторной работы будет слишком сложен и непонятен, то возможность выполнить работу с легкостью и за отведенное на выполнение время – будет стремиться к нулю.
Содержание виртуальной лабораторной работы.
Содержание виртуальной лабораторной работы – это есть те возможности, которые данная виртуальная лабораторная работа может предоставляет пользователю (или не предоставляет) для достижения целей планируемой виртуальной лабораторной работы.
Стоит учитывать, что если в содержании самой виртуальной лабораторной работы не присутствует описание каждого опыта в отдельности, то необходимо самостоятельно прописать в опорном конспекте данные аспекты.
Также в сопроводительном описании большинства виртуальных опытов отсутствует определение места и роли этого опыта в лабораторной работе в целом. Это так же необходимо учитывать при составлении опорного конспекта и построении урока с использованием виртуальной лабораторной работы, учитывая, решению каких задач он будет способствовать и как работать на достижение целей виртуальной лабораторной работы.
Этап 3. Разработка сценария урока с проведением виртуальной лабораторной работы.
Самым важным этапом, безусловно, является разработка сценария урока, в котором задействована виртуальная лабораторная работа. Есть ряд условий, которые стоит учитывать при разработке сценария урока, которые разделены на несколько разных категорий учащихся; учащиеся средней школы (7-9 классы) и учащиеся старшей школы (10-11 классы).
В первую очередь необходимо определить, из каких частей будет состоять урок. Виртуальная лабораторная работа позволяет учителю составить урок, соединяя в себе несколько разных известных структур проведения урока. Например, как известно, комбинированный урок включает в себя проверку домашнего задания, подготовка к усвоению новых знаний (постановка проблемы урока), подача новых знаний, закрепление материала, рефлексия. С помощью виртуальной лабораторной работы можно как поставить проблему и усвоить новые знания на практике, так и использовать ее в качестве самостоятельного материала, например, при закреплении ранее изученных знаний. Исходя из того, какой тип урока выберет учитель, стоит определить, из каких частей он будет состоять.
Определив, из каких частей будет состоять урок, необходимо определить, что будет в вводной части.
Вводная часть урока может проходить следующим образом: в вводной части урока необходимо организовать учащихся, например, разделить их на группы или попарно. Необходимо четко и правильно поставить задачи урока, выявить проблемный вопрос и объяснить учащимся, что от них потребуется при выполнении виртуальной лабораторной работы. Следует учитывать, что на организационную часть может потребоваться не менее пяти минут, так как детям необходимо будет включить технику (если техника не включена учителем ранее), а разделение учащихся – это не быстрый процесс.
После того, как определенно, что присутствует в вводной части, необходимо продуматьсодержательную часть урока. Содержательная часть урока – самая важная часть урока, так как в ней учитель определяет, что он хочет, чтобы усвоили учащиеся. Разберем два варианта: комбинированный урок, который будет построен на усвоении новых знаний в результате применения виртуальной лабораторной работы и повторительно-обобщающий урок с применением виртуальной лабораторной работы.
В содержательную часть комбинированного урока стоит включить тексты всех заданий, которые будут даны учащимся, новый учебный материал, виртуальная лабораторная работа на основе нового учебного материала, которую учитель будет использовать в качестве наглядной демонстрации, решение задач с помощью виртуальной лабораторной работы (получение данных для задачи самостоятельно учащимися), рекомендации по выполнению домашнего задания. Также необходимо включить в содержательную часть урока опорный конспект для выполнения виртуальной лабораторной работы.
В содержательную часть повторно-обобщающего урока необходимо включить повторение ранее изученного материала, наглядная демонстрация учителем хода выполнения виртуальной лабораторной работы (например, на проекторе), ход выполнения виртуальной лабораторной работы учащимися (необходимо учитывать, что виртуальная лабораторная работа займет не более половины времени урока), заключительная часть урока (построение выводов, опрос учащихся, рефлексия).
При построении урока с применением виртуальной лабораторной работы следует обратить внимание на вид деятельности учащихся.
В основном, применение виртуальной лабораторной работы на уроках физики можно использовать в качестве двух видов деятельности: проектная и малогрупповая исследовательская.
Проектная работа – это вид деятельности, направленный на решение какой-то поставленной проблемы или задачи, и достижение определенной цели каким-либо оптимальным способом. То есть, виртуальная лабораторная работа может быть задействована в проектной деятельности. В этом случае проектную деятельность можно организовать на серии уроков, где учитель может сам распределить между учащимися обязанности на основе их личных особенностей, а затем построить урок таким образом, когда учащиеся исследуют определенные эксперименты и делают самостоятельные выводы, направленные на решение сложившейся проблемы.
Маллогрупповая исследовательская – здесь учитель может принимать только роль наставника, направляя и помогая учащимся только в экстренном случае, когда учащиеся не могут справиться самостоятельно в виду отсутствия необходимого жизненного опыта. Этот вид деятельности построен таким образом, что учащиеся самостоятельно разделяются на группы: у каждой группы может быть свой опыт, они самостоятельно ставят перед собой цели, которые хотят достигнуть, распределяют роли исходя из жизненного опыта и умений, проводят эксперимент и презентуют его другим, делая выводы из проведенной работы.
Кроме того, важно учитывать ведущие каналы восприятия информации у каждого конкретного обучающегося. Так, например, если в классе большой процент учеников, у которых ведущий канал восприятия является кинестетическим, в сценарий урока с применением виртуальной лабораторной работы, рекомендуется включить реальный эксперимент из изучаемой темы, который обучающиеся могут провести с применением оборудования, имеющегося в школе.
Этап 4. Рефлексия деятельности и оценка результатов.
Стоит учитывать, что урок не всегда может пройти идеально, поэтому необходимо включить в сценарий урока этап рефлексии.
Со стороны педагога – это этап самоанализа своих действий. Необходимо проанализировать проведенный урок, выявить что получилось, а что не получилось, где возникли трудности и как с ними необходимо в дальнейшем справляться.
Со стороны учащихся, рефлексивный этап позволяет, с одной стороны выявить, что учащимся хотелось бы сделать по-другому и что хотелось бы добавить в проведенный урок, чего им не хватило, а что показалось слишком углубленным в проведенном уроке с применением виртуальной лабораторной работы. А с другой стороны, рефлексия помогает оценить учащимся свою собственную деятельность и проанализировать, знания каких других предметов им пригодились (например, информатики), какие из предложенных задач у них вызвали затруднения и почему, что бы им хотелось сделать по-другому при организации своей работы и взаимодействия с одноклассниками в процессе решения задач с применением виртуальных лабораторных работ.
Критерии оценивания выполнения виртуальных лабораторных работ могут отличаться от обычных критериев, так как данная работа применяет не только обычные, но и некоторые другие критерии оценки.
Выполнение задач. Все ли поставленные задачи выполнены? Правильно ли поставлена задача и цель, если учащийся ставит их самостоятельно;
Правильное оформление. Запись названия, цели, приборов, которые представлены в виртуальной лабораторной работе;
Все результаты измерений записаны верно и с учётом погрешности, погрешность в виртуальной лабораторной работе определена правильно;
Все результаты измерений и вычислений занесены в таблицу с соблюдением обозначений и размерности величин, результаты представлены верно и без ошибок;
На основе полученных данных сделан правильный вывод, соответствующий поставленной цели;
Безусловно, при проведении урока физики с применением виртуальных лабораторных работ, может возникнуть ряд трудностей. К этим трудностям необходимо быть готовым и стараться устранить их до того, как они возникнут.
Самые распространенный ряд трудностей при применении виртуальных лабораторных работ на уроках физики, это:
Недоступность технического оборудования и отсутствие доступа к кабинету информатики вне уроков информатики.
Отсутствие по выбранной теме виртуальной лабораторной работы.
Плохая заинтересованность учащихся и их нежелание работать с виртуальной лабораторной работой.
Сложность оценивания каждой выполненной работы, для этого стоит учитывать не стандартный критерий оценивания.
Отсутствие в образовательном учреждении технического оборудования по различным причинам (в том числе и ремонт, замена)
С учетом особенности использования учебного эксперимента при проведении урока, с учетом того, что эксперимент проводится при помощи информационных технологий в виде погружения в виртуальную реальность, с учетом того, что у каждого класса и ребенка свои возрастные и познавательные особенности, при подготовке урока с использование ВЛР необходимо учитывать ряд условий:
Условия, определяющие выбор содержания образования на виртуальной лабораторной работе.
образовательный запрос и образовательная потребность в текущих тенденциях развития образования;
возрастные особенности обучающихся;
профиль, направление, программа, ступень обучения;
информационно-образовательная среда школы, как совокупность условий, в которых будет протекать образовательный процесс;
способ организации образовательного процесса (очный, дистанционный).
Технологические условия, определяющие особенности организации образовательной деятельности при применении виртуальной лабораторной работы.
выбор места и роли виртуальной лабораторной работы в содержании конкретного урока;
соответствие выбранной виртуальной лабораторной работы целям и задачам образования обучающихся на конкретном этапе образовательного процесса;
наличие правил организации образовательного процесса с использованием виртуальной лабораторной работы и критериев оценивания результата такого процесса;
выбор способов организации образовательной деятельности (проектная работа, самостоятельная работа, маллогрупповая исследовательская работа и т.п.)
наличие и распределение ролей между учащимися, на уроке, организованном с использованием виртуальной лабораторной работы (например, в малогрупповой работе могут быть исследователи, с ставящие виртуальный опыт, руководитель виртуальной лабораторией, спикер, презентующий результаты классу и т.д.)
Личностные условия, которые определяются личностными качествами учащихся, личностными качествами педагога, а также связанные с межличностным взаимодействием и общением педагога и учащихся.
цели, мотивация и ценностные ориентации всех участников образовательного процесса;
готовность к рефлексивной деятельности педагога и обучающихся;
стиль общения участников, активность взаимодействия;
учет индивидуальных особенностей каждого участника урока, организованного с применением виртуальной лабораторной работы (например, учет каналов восприятия информации обучающихся – визуального, аудиального, кинестетического и т.п.).
Технические условия:
наличие техники и доступа в Интернет у педагога и обучающихся;
наличие умений и навыков работы с компьютером и другими информационными ресурсами.
В заключение, следует отметить, что для того, чтобы использование виртуальной лабораторной работы в образовательном процессе было эффективным, педагогу необходимо акцентировать внимание не только на предметно-практической деятельности учащихся (которая сама по себе является важным компонентом образовательного процесса), но и на совместной деятельности всех субъектов образования. Это позволит развивать компетенции учащихся, организовывать образовательные взаимодействия различного характера, создавать условия для рефлексии деятельности, развивать и обогащать ресурсную базу среды, что, в конечном счете, будет способствовать привлечению к ней новых учащихся и педагогов.
Список литературы
Смирнов A.B., Смирнов С.А. Образовательная среда и средства обучения физике. Монография. - М.: Школа Будущего, 2009. - 483 с.
Камалеева А.Р. Компьютерная поддержка в проведении физического практикума в средней школе // Новые технологии в образовании. – 2009. – № 6. – С. 147-149.
Камалеева А.Р., Сарро В.М. Технология формирования у обучаемых самообразовательных измерительных и экспериментальных умений и навыков // Вестник Челябинского педагогического государственного университета. – 2010. – № 2. – С. 122-130.
Психолого-педагогическое взаимодействие участников образовательного процесса: конструирование и выполнение компетентностно-ориентированных заданий: учебное пособие. – Санкт-Петербург : Изд-во Санкт-Петербургского гос. экономического ун-та, 2018. - 141 с.
Innovating Pedagogy 2019. [Электронный ресурс]: открытый университет — Электрон.дан. —Режим доступа: https://iet.open.ac.uk/file/innovating-pedagogy-2019.pdf, свободный — Загл. с экрана. — Яз. англ. (дата обращения 15.08.2020)
.png)
