CC BY
33
Scientific journal
PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION
Has been issued since 2013.
Науковий журнал
Ф1ЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВ1ТА
Видасться з 2013.
http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/
CeMeHixiHa О.В., Юрченко А.О., Удовиченко О.М. Формування yMiHb вiзуалiзувати начальний матерiал у Maü6ymHix yчитeлiв ф'вики: результати пeдaгогiчного експерименту. Ф'вико-математична освта. 2020. Випуск 1(23). С. 122-128.
Semenikhina O., Yurchenko A., Udovychenko O. Formation of skills to visualize of future physics teacher: results of the pedagogical experiment. Physical and Mathematical Education. 2020. Issue 1(23). Р. 122-128.
DOI 10.31110/2413-1571-2020-023-1-020 УДК 378.14.015.62
О.В. CeMeHixiHa
Сумський державний пeдaгогiчний ушверситет iмeнi А.С. Макаренка, Украна
e.semenikhina@fizmatsspu.sumy.ua ORCID: 0000-0002-3896-8151 А.О. Юрченко
Сумський державний пeдaгогiчний ушверситет iмeнi А.С. Макаренка, Украна
a.yurchenko@fizmatsspu.sumy.ua ORCID: 0000-0002-6770-186X О.М.Удовиченко
Сумський державний пeдaгогiчний ушверситет iмeнi А.С. Макаренка, Украна
udovich_olga@fizmatsspu.sumy.ua ORCID: 0000-0002-3401-3251
ФОРМУВАННЯ УМ1НЬ В1ЗУАЛ1ЗУВАТИ НАЧАЛЬНИЙ МАТЕР1АЛ У МАЙБУТН1Х УЧИТЕЛ1В Ф1ЗИКИ: РЕЗУЛЬТАТИ ПЕДАГОПЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ
АНОТАЦЯ
Формулювання проблеми. Проблема формування yMiHb вiзуалiзуваmи навчальний матерiал е актуальними для вчител'в природничо-математичних спе^альностей, оскльки ¡хня профе^йна дiяльнiсть пов'язана з поясненням абстрактних понять, логки мiркyвань або процеав, пояснення природнихявищ на мiкро- i макро-рiвнях. Мета: описати результати педагогiчного експерименту з формування у майбутшх учител'в фiзики умнь в'вуал'вувати начальний матер'шл. Матер/'али iметоди:Для виконання завдань досл'дження використано теоретичнi та емтричш методи: анал'в iнстрyментарiю спе^ал 'вованого в галуз'1 фiзики програмного забезпечення для в 'вуал 'вацК понять, явищ, процес'т; опитування для визначення потреб вчителiв фiзики щодо в'вуал'ваци навчального матер'шлу; анал'в змсту навчальних планiв пдготовки майбутшх учител 'ю фiзики; педагог'мне проектування i моделювання для побудови модел'1 формування умнь в'1зуал'1зувати навчальний матер'шл у майбутшх учител'в фiзики; педагог'мний експеримент для визначення ефективностi розроблено)' модел'1, критерiй Стьюдента статистично)' оцнки середшх для пдтвердження в 'рог'дност '! отриманих результатв. Результати. Розроблена модель формування умнь в'1зуал'1зувати навчальний матер'шл у майбутшх учителв фiзики базуеться на д'яльшсному та когштивно-в'зуальному пдходах i передбачае модерн/'зац/'ю змсту професiйно'¡' пдготовки шляхом включення до нього спецкурсу, який вивчаеться перед виробничою практикою з використанням групових та iндивiдyальних форм, проектних методв та ЗКВ Висновки. Анал'1з програмного забезпечення, яке дозволяе пдтримати навчання фiзики, дае можливсть роздлити його на три класи: ПЗ в галуз'1 фiзики (вiртyальнi та цифровi фiзичнi лабораторй), ПЗ для моделювання (математичного та 'м'тац'шного), ПЗ загального призначення (офiснi програми з об'ектами Smart-Art та програми для створення ан 'маци). Анал':з потреб вчителiв фiзики щодо вiзyалiзацiï навчального матер'шлу на основi проведеного опитування показав проритетнсть умнь оперувати нструментар 'ем офiсного пакету програм та умнь створювати iмiтацiйнi модел '1 (статичш й динам 'мш) для пояснення фiзичних явищ i процеав. Впровадження модел '1 формування умнь в '1зуал '1зувати навчальний матер 'шл у майбутшх учителв фiзики забезпечуе досягнення ¡ïмети. Подальшi досл 'дження спрямовуемо на вивчення проблеми формування умнь у майбутшх учител'т природничо-математичних дисциплiн умнь використовувати доповнену реальнсть в освтньому процеа.
КЛЮЧОВ1 СЛОВА: майбутнi учителi фiзики, yмiння вiзyалiзyвати, засоби комп'ютерноУ в'1зуал'1зацИ', ЗКВ, формування ум/'нь в '1зуал '1зувати начальний матер 'юл.
ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)
CÂ
scientific journal
ВСТУП
Сучасна ocBiTa Hapa3i характеризуемся iнтенсифiкацieю навчального процесу, що обумовлено рiзними факторами, серед яких - розвиток Ыформацмних технологiй та експоненцшне збiльшення iнформацiйного потоку, який в текстовому формам часто iгноруеться суб'ектами навчання. Останне актуалiзуе не лише потребу вiзуалiзацiï текстово!' iнформацiï, а й проблему готовност вчителiв вiзуалiзувати навчальний матерiал на когнiтивних засадах.
Серед можливих шляхiв вирiшення ц^еТ проблеми вiдзначимо формування й розвиток умЫь у майбутнiх учителiв використовувати засоби комп'ютерно'|' вiзуалiзацiï (ЗКВ), пщ якими розумiють комп'ютернi програми, в яких розробниками передбачен можливостi вiзуального представлення на екранi комп'ютера абстрактних об'ек^в або процесiв, Ух моделей в компактнш формi (при необхщносп в рiзних ракурсах або у динамщО з можливiстю демонстрацп внутршых взаемозв'язкiв складових частин, в тому чи^ тих, що прихованi в реальному свт (Семенiхiна & Бтошапка, 2018).
Умiння вiзуалiзувати навчальний матерiал е особливо актуальними для вчт^в природничо-математичних спецiальностей, оскiльки |'хня професшна дiяльнiсть пов'язана з поясненням абстрактних понять (вчителi математики), логiки мiркувань або процесiв (вчителi iнформатики), пояснення природних явищ на мiкро- i макро-рiвнях (вчителi фiзики, хiмiï, бюлоги). Аналiз результатiв наукових розвiдок засвщчив вирiшення проблеми формування готовностi використовувати ЗКВ на рiвнi закладiв вищоУ освiти, зокрема: для вчителiв математики виршено проблему формування у них умЫь вiзуалiзувати навчальний матерiал з використанням ЗКВ (СемеыхЫа, Семеног & Друшляк, 2018; Semenikhina, Proshkin & Drushlyak, 2019; Semenikhina & Yurchenko, 2016; Заторський, Дудка & Власш, 2017; Semenog, Yurchenko, Udovychenko, Kharchenko, Kharchenko, 2019; Lehning, 2016); для вчт^в iнформатики (Безуглий, 2019; Бтоусова & Життеньова, 2016; Семенiхiна, Друшляк & Хворостша, 2019; Wang, 2017) - описано модель |'хньо|' пщготовки до використання ЗКВ у профеайый дiяльностi та з використанням хмарних сервiсiв.
Аналiз наукових публiкацiй пщтвердив доцiльнiсть використання ЗКВ: вчителями бюлоги (Осадчий, 2014) для пщвищення ефективност засвоення навчального матерiалу з бюлоги; вчителями хiмiï (Пяткова, 2018; Kelly & Akaygun, 2019) для розвитку абстрактного мислення та активiзацiï тзнавально'|' дiяльностi учнiв при проведеннi хiмiчних дослiдiв та експериментiв; вчителями фiзики (Семенiхiна & Юрченко, 2014) для унаочнення важливих фiзичних понять, вщношень, закономiрностей навколишнього свiту.
Серед робп-, що присвяченi проблемам професiйноï пщготовки вчителiв фiзики до використання Ыформацшних технологiй вiдзначимо роботи, якi описують: питання удосконалення шкiльного фiзичного експерименту засобами 1КТ (Заболотний & Лаврова, 2013), поеднання традицшних засобiв навчання (зокрема друкованих пщручни^в з фiзики) з електронними (Величко & Петриця, 2008), програмно-педагопчы засоби з вивчення окремих тем шктьного курсу фiзики (Пiнчук, 2011), використання вiртуальних лабораторм Prometeus i Multisim у пщготовц майбутнiх учителiв фiзики (Semenikhina, Drushlyak, Lynnyk, Kharchenko, Kyryliuk & Honcharenko, 2020). Методичн основи застосування спецiалiзованого програмного забезпечення на уроках фiзики розглянуто в працях П. АбросимовоУ, В. Лаптева, A. Слуцького та Ыших. У контекстi дослiджуваноï проблеми важливим е висновок про прямий зв'язок мiж розвитком абстрактного, лопчного мислення та здатнютю сприймати та вщтворювати вiзуальнi образи (Шеховцова, 2010). Зазначене використано науковцями (КудЫ & Картух, 2013; Кислинська, 2014; Рибалко, 2016 та Ы.) для розробки методичного супроводу уро^в фiзики з використанням flash-анiмацiï. Також вiдзначимо роботу (Логвшенко, 2018) про використання шфографти в освiтньому процесi.
У той же час залишаеться вiдкритою проблема формування у майбутых учителiв фiзики умiнь вiзуалiзувати начальний матерiал у межах |'хньо|' професiйноï пiдготовки.
Мета: описати результати педагопчного експерименту з формування у майбутых учителiв фiзики умiнь вiзуалiзувати начальний матерiал.
Дослщження проблеми формування у майбутнiх учт^в фiзики умiнь використовувати ЗКВ потребувало послщовного вирiшення п'яти завдань: 1) уточнення спецiалiзованого у галузi фiзики програмного забезпечення, яке можна вщнести до ЗКВ; 2) аналiз потреб вчот^в фiзики щодо вiзуалiзацiï навчального матерiалу; 3) аналiз змiсту навчальних плаыв пiдготовки майбутнiх учителiв фiзики щодо формування у них умЫь вiзуалiзувати навчальний матерiал; 4) розробка моделi формування умiнь вiзуалiзувати навчальний матерiал у майбутнiх учителiв фiзики; 5) перевiрка ефективностi розробленоУ моделi формування умiнь вiзуалiзувати навчальний матерiал у майбутнiх учителiв фiзики.
МАТЕР1АЛИ I МЕТОД И
Для виконання завдань дослщження використано теоретичнi та емтричы методи: анал1з ¡нструментар1ю спецiалiзованого в галузi фiзики програмного забезпечення (ПЗ) для вiзуалiзацiï понять, явищ, процеав (завдання 1); опитування для визначення потреб вчот^в фiзики щодо вiзуалiзацiï навчального матерiалу (завдання 2); анал1з зм/сту навчальних плаыв пiдготовки майбутых учителiв фiзики (завдання 3); педагог1чне проектування i моделювання для побудови моделi формування умЫь вiзуалiзувати навчальний матерiал у майбутнiх учителiв фiзики (завдання 4); педагогiчний експеримент для визначення ефективност розробленоУ моделi, критерм Стьюдента статистичноÏо^нки середшх для пiдтвердження вiрогiдностi отриманих результа^в.
Педагогiчний експеримент з перевiрки ефективност моделi формування у майбутнiх учи^в фiзики умiнь вiзуалiзувати навчальний матерiал проводився на базi закладiв освiти СумськоУ областi. До експерименту залучено 23 вчот^ фiзики, 53 студенти (майбутн вчителi фiзики).
Усi учасники експерименту були обiзнанi з метою проведення експерименту й надали персональну згоду в його
учасп.
Для перевiрки ефективност моделi розроблено дiагностичний iнструментарiй у виглядi показникiв, за якими вщслщковувалися позитивнi зрушення у сформованост умiнь майбутнiх учителiв фiзики вiзуалiзувати навчальний матерiал.
Такими показниками стали: 1) знання про ЗКВ та |'хый шструментарш; 2) знання шктьного курсу фiзики; 3) знання про форми i методи унаочнення навчального матерiалу; 4) умшня використовувати шструментарм ЗКВ для побудови статичних моделей; 5) умшня використовувати шструментарш ЗКВ для побудови штерактивних моделей; 6) здатысть до рефлекси по вiдношенню до розроблених моделей (власних та сво'|'х колег).
Зазначен показники дали можливкть охарактеризувати три рiвнi умiнь майбутых учителiв фiзики вiзуалiзувати навчальний матерiал:
низький (характеризуеться низькою мотивацieю до використання технологш вiзуалiзацiï у професшнш дiяльностi i творчiй самореалiзацiï; вщсутыстю умiнь моделювати навчальний матерiал; елементарною теоретичною i технологiчною пiдготовкою щодо впровадження засобiв комп'ютерноï вiзуалiзацiï у навчальний процес; фрагментарною здатыстю до аналiзу i самоаналiзу дiяльностi суб'ек^в навчального процесу; вiдсутнiстю бажання до впровадження засобiв комп'ютерноï вiзуалiзацiï у власну професшну дiяльнiсть);
середнш (характеризуеться обмеженим штересом до технологiй вiзуалiзацiï та до використання засобiв комп'ютерно'|' вiзуалiзацiï, частковими умiннями моделювати, ситуативними бажанням впроваджувати iнструментарiй засобiв комп'ютерноï вiзуалiзацiï у професiйнiй дiяльностi та потребою у додатковш мотивацп, достатньою теоретичною, предметною та технологiчною пщготовкою у сферi впровадження засобiв комп'ютерноï вiзуалiзацiï, невпевненiстю у доцiльностi авторських штерактивних моделей, недостатньо виявленою педагопчною рефлекаею);
високий (характеризуеться усвiдомленою й аргументованою мотиващею щодо використання вiзуальних моделей, засобiв комп'ютерноï вiзуалiзацiï у професшшй дiяльностi та щодо творчоï самореалiзацiï, Грунтовною теоретичною, предметною та технолопчною пiдготовкою у галузi фiзики й засобiв комп'ютерноï вiзуалiзацiï, здатыстю критично оцiнити наявний iнструментарiй, сформованим вщчуттям готовностi використовувати засоби комп'ютерноï вiзуалiзацiï та створювати власнi вiзуальнi моделi знань, усвiдомленням потреби у постшному аналiзi розвитку таких засобiв та технологiй ïх використання).
Методики визначення досягнень за обраними показниками були наступними.
1. Знання про ЗКВ та (хн^ шструментарш перевiрялися тестами, запропонованими Д.С. Безуглим у (2019).
2. Знання шктьного курсу фiзики перевiрялися тестами на основi ЗНО з фiзики. Тестування передбачало 40 запитань, правильна вщповщь на кожне з яких оцшювалася в 1 бал.
3. Знання про форми i методи унаочнення навчального матерiалу перевiрялися тестами, розробленими Д.С. Безуглим (2019).
4. Умшня використовувати шструментарш ЗКВ для побудови статичних моделей перевiрялися шдивщуальним завданням.
5. Умiння використовувати iнструментарiй ЗКВ для побудови штерактивних моделей перевiрялися шляхом виконання проекту.
6. Здатысть до рефлекси по вщношенню до авторських розробок визначалася на основi адаптованого тесту Л. Бережново1 (Karpov, 2003), що мiстить 18 запитань по три варiанти вiдповiдi на кожне.
Одержан результати були пщдаы статистичному аналiзу з використанням критер^ Стьюдента оцiнки середнiх у контрольна i експериментальнiй групах.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ
Завдання 1. За аналiзом програмного забезпечення (ПЗ), яке дозволяе пiдтримати навчання фiзики з позицiй когнiтивноï вiзуалiзацiï, нами виокремлено спецiалiзоване ПЗ в галузi фiзики (вiртуальнi фiзичнi лабораторп, цифровi фiзичнi лабораторп), ПЗ для моделювання фiзичних процесiв (математичне та iмiтацiйне моделювання), а також ПЗ загального призначення (офкы програми з об'ектами Smart-Art, програми для створення аымацш) (рис.1).
Рис. 1. Класифшащя ЗКВ для шдтримки навчання фiзики
Завдання 2. Вивчення думки вчителiв фiзики (23 вчителi, як працюють вчителями фiзики у Сумськш областi) щодо використання спецiалiзованого ПЗ, у тому чи^ ЗКВ, на уроках фiзики виявило наступне:
1) доступ до комп'ютерних клаав е обмеженим (100% опитаних), а тому оргаызащя уроку фiзики за персональним комп'ютером неможлива;
2) не в кожному закладi загально''' середньо''' освiти Сумсько''' областi наявнi цифровi фiзичнi лабораторп (100% опитаних), що з одного боку пiдтверджуе важлив^ь випереджувального опанування ïхнiм iнструментарiем, а з шшого усе ж орiентуе на використання на уроках фiзики iншого ПЗ;
3) вiртуальнi фiзичнi лабораторп типу Virtulab, Prometeus е складними для сприйняття учнями (96% опитаних), а тому ïx використання не у спецiалiзованих класах е дискуайним;
4) активно використовуеться пакет офкних програм, зокрема, програми презентацм (91% опитаних), що пiдтверджуе потребу опанування 'хнього iнструментарiю для супроводу освтього процесу;
5) активно використовуються дидактичнi матерiали, викладен у мережу 1нтернет: готовi презентацп (67% опитаних), вiдеоматерiали (91% опитаних), анiмаuiï (91% опитаних), при цьому вчителi зазначали, що часто удосконалювали знайдений матерiал або запозичували iдею, але перероблювали його пiд особливостi освiтнього процесу (100% опитаних);
6) для супроводу навчання фiзики вчителями активно використовуються вiзуальнi моделi та анiмаuiйнi ролики (100%), при цьому вчителi зазначали про здатысть самостiйно розробити комп'ютерну вiзуальну статичну модель (45%) та аымацмний ролик, пов'язаний з навчанням фiзики (23%).
Таким чином, завдяки опитуванню працюючих учителiв було зроблено висновок про важливкть опанування майбутыми учителями фiзики пакету офiсниx програм i опанування Ыструментар^ тих середовищ, де можливим було створення вiзуальниx моделей (статичних i динамiчниx).
Завдання 3. На виконання завдання 3 було проведено аналiз змкту навчального плану та робочих програм дисциплЫ професшно''' пiдготовки майбутнix учителiв фiзики Сумського державного педагогiчного унiверситету iменi А.С. Макаренка. Аналiз пiдтвердив наявысть освiтнix компонентiв, покликаних сформувати умЫня використовувати пакет офiсниx програм («1КТ», 3 кредити, 1-й курс) i навички використання комп'ютера на уроках фiзики (спецкурс «Використання комп'ютера на уроках фiзики», 4 кредити, 4-й курс). Водночас аналiз навчальних плаыв пiдтвердив вiдсутнiсть дисuиплiн, метою яких е формування умЫь розробляти вiзуальнi комп'ютернi моделi для пiдтримки навчання фiзики.
Одержанi результати завдань 1-3 дали пщстави для розробки та експериментально'' перевiрки моделi формування у майбутых учителiв фiзики вмiнь вiзуалiзувати навчальний матерiал.
Завдання 4. Розроблена модель формування умЫь вiзуалiзувати навчальний матерiал у майбутнix учителiв фiзики базуеться на дiяльнiсному та когытивно^зуальному пiдxодаx i передбачае модернiзаuiю змкту професiйноï пiдготовки шляхом включення до нього спецкурсу, спрямованого на формування таких умЫь i який вивчаеться перед виробничою практикою.
Дiяльнiсний пщхщ розглядаемо як прiоритетнiсть активно'' дм у формуваннi у майбутнix учителiв фiзики вмiнь вiзуалiзувати навчальний матерiал, його використання дае можливiсть виявити й розкрити творчий потенщал кожного студента в навчальый дiяльностi. Когытивно^зуальний пiдxiд е необxiдним з огляду на важливкть якiсного унаочнення навчального матерiалу з урахуванням законiв зорового сприйняття, психолопчних особливостей сприйняття кольорiв i форм, а також з огляду на важливкть формування у майбутых учителiв фiзики умiнь у вiзуальниx образах передбачити активiзаuiю тзнавально''' дiяльностi молодi
Спецкурс «Моделювання у шктьному курсi фiзики» розраховано на 4 кредити. Вш мiстить два модулк «Засоби комп'ютерно' вiзуалiзаuiï для iмiтацiйного моделювання» та «Моделювання фiзичниx проuесiв у Adobe Flash». Перший покликаний дати уявлення про шструментарм ЗКВ для створення статичних та Ытерактивних об'ектiв. Другий переслiдуе подвшну мету: навчити створювати авторськi штерактивы додатки для пiдтримки освiтнього процесу та перевiрити здатнiсть майбутнix учот^в фiзики коректно унаочнювати фiзичнi явища й процеси.
Пiд час спецкурсу студентам пропонуються для вивчення теми: «Ытацмне моделювання», «Комп'ютерн засоби iмiтацiйного моделювання», «Анiмаuiя руху», «Анiмаиiя форми», «Анiмаuiя графiки, тексту та кольору об'ек^в», «Складна анiмаuiя», «Анiмаиiя фiзичниx проuесiв i явищ».
На лабораторних заняттях розв'язуються типовi завдання (наприклад, завдання на розробку демонстрацп руху тта заданою траекторiею) та профеайно орiентованi завдання (наприклад, вiзуалiзаuiя процесу змши агрегатного стану води (вода-лщ-пар) за iнструкuiею, пропонуються подiбнi завдання для самоспйно''' роботи. Програмою спецкурсу передбачено виконання шдивщуальних проектiв на розробку штерактивного додатку з вiзуалiзацiï певного фiзичного явища, закону чи процесу.
Зазначений спецкурс обумовив використання групових та шдивщуальних форм навчання, проектних методiв навчання, ЗКВ (Adobe Flash, Adobe Photoshop та CorelDraw) як засобiв навчання.
Розроблена модель вимагала перевiрки ïï ефективносп.
Завдання 5. До експериментального навчання було залучено 28 студенев (вони складали експериментальну групу). У контрольна грут навчалося 25 студенев.
На початку експерименту (третш рiк навчання) та в шнщ експерименту (кiнеuь четвертого року навчання) студентам ЕГ i КГ було запропоновано пройти тести i виконати завдання для визначення рiвнiв навчальних досягнень за кожним iз показниюв.
Одержан результати (табл.1) були пщдаы статистичному аналiзу (критерм Стьюдента оuiнки середнix), який пщтвердив вiдмiннiсть вибiрок.
ОБГОВОРЕННЯ
lнформатизаuiя сусптьства впливае на молоде поколiння, яке вщмовляеться читати тексти, але швидко сприймае вiзуальнi образи. Це обумовлюе необхщшсть використання засобiв вiзуалiзаuiï навчального матерiалу в освiтньому проиесi та потребу у випереджувальый пiдготовui вчот^в, зокрема, й учителiв фiзики.
Таблиця 1
Результати статистичного аналiзу за критеркм Стьюдента (для рiвня значущостi 0,05 критичне Т=1,96)
Показник Середш Значення статистики
КГ (до) ЕГ (до) КГ (псля) ЕГ (Ысля) Т (до) Т (псля)
П1 10,84 9,64 10,84 13,11 1,08 2,02
П2 26,72 21,86 23,92 28,46 1,8 2,08
П3 9,08 10,14 13,04 15,07 1,03 2,07
П4 18,08 20,86 23,52 30,07 1,04 2,84
П5 18,76 21,68 29,12 39,46 0,97 3,84
П6 30 34,04 34,32 44,68 1,77 4,35
Аналiз ПЗ, яке дозволяе пщтримати навчання фiзики з позицiй когытивно! вiзуалiзацií, дае можливкть роздiлити його на три класи: ПЗ в галузi фiзики (вiртуальнi та цифровi фiзичнi лаборатори), ПЗ для моделювання (математичного та iмiтацiйного), ПЗ загального призначення (офкы програми з об'ектами Smart-Art та програми для створення ашмацп).
Аналiз потреб вчителiв фiзики щодо вiзуалiзацií навчального матерiалу на основi проведеного опитування показав прюритетысть умiнь оперувати iнструментарiем офiсного пакету програм та умшь створювати iмiтацiйнi моделi (статичнi й динамiчнi) для пояснення фiзичних явищ i процеав.
Аналiз змiсту навчального плану та робочих програм дисциплш професiйноí пщготовки майбутнiх учителiв фiзики пiдтвердив вщсутысть дисциплiн, метою яких е формування умшь розробляти вiзуальнi комп'ютернi моделi для пiдтримки навчання фiзики.
Розроблена модель формування умшь вiзуалiзувати навчальний матерiал у майбутнiх учителiв фiзики базуеться на дiяльнiсному та когытивно^зуальному пiдходах i передбачае модернiзацiю змкту професiйноí пiдготовки шляхом включення до нього спецкурсу, який вивчаеться перед виробничою практикою з використанням групових та шдивщуальних форм, проектних методiв та засобiв ЗКВ (Adobe Flash, Adobe Photoshop та CorelDraw).
ВИСНОВКИ
Експериментальна перевiрка розроблено'' моделi пщтвердила и ефективнiсть. Найбiльшоí динамiки набув показник «Знання про ЗКВ та (хнш шструментарш», що пояснюемо цшавютю студентiв до сучасних технологiй вiзуалiзацií iнформацií та до використання ЗКВ у професшнш дiяльностi.
Подальшi дослщження спрямовуемо на вивчення проблеми формування у майбутых учителiв природничо-математичних дисциплш умшь використовувати доповнену реальысть в освiтньому процесi.
Список використаних джерел
1. Безуглий Д.С. Формування готовност використовувати засоби комп'ютерно( вiзуалiзацií крiзь призму професiйноí пiдготовки вчителя шформатики : монографiя / за наук. ред. О.В. Семеыхшо(. Суми. 2019. 198 с.
2. Бтоусова Л.1., Житеньова Н.В. Вiзуалiзацiя навчального матерiалу з використанням технологи скрайбшг у професiйнiй дiяльностi вчителя. Фiзико-математична освiта, 2016. Випуск 1(7). С. 39-47.
3. Величко С. П., Петриця А. Н. До проблеми вдосконалення навчального експерименту з фiзики засобами новiтнiх шформацшних технологiй. Науковi записки. Вип. 77. Серiя: Педагопчы науки. Кiровоград: РВВ КДПУ iм. В. Винниченка, 2008. Ч. 1. С. 339-344.
4. Заболотний В.Ф., Лаврова А.В. Навчальний фiзичний експеримент з використанням цифрово( лаборатори Nova5000. Збiрник наукових праць Кам'янець-Подiльського нацюнального унiверситету iм. 1вана Огiенка. Сер. : Педагопчна, 2013. Вип. 19. С. 82-85.
5. Заторський Р.А., Дудка О.М., Власш О.О. Роль шформацшно-комунтацшних технологш у вiзуалiзацií вивчення математики. Фiзико-математична освiта, 2017. Випуск 3(13). С. 39-44.
6. Кислинська О.В. Використання шновацшних технологш на уроках фiзики як зааб пщвищення якостi освiти : Методичнi рекомендаций Харкiв, 2014. 44с.
7. Кудш А. П., Кархут В. Я. Мультимедшний навчально-методичний комплекс з вивчення теоретично( механiки. lнформацiйнi технологи в освт. Збiрник наукових праць. 2013. Випуск 15. С. 52-59.
8. Логвшенко В.Г. Використання технологи шфографти для вiзуалiзацií навчального контенту. Фiзико-математична освiта, 2018. Випуск 2(16). С. 79-85.
9. Осадчий В.В., Осадча К.П. 1нформацшно-комунтацшы технологи у процес розвитку вiзуального мислення майбутнiх учт^в. Науковий вiсник Мелiтопольського державного педагопчного унiверситету. Сер. : Педагогiка, 2014. № 1. С. 128-133.
10. Пшчук О. П. Формування предметних компетентностей учыв основноí школи в процеа навчання фiзики засобами мультимедшних технологiй: автореф. дисертацп на здобуття наукового ступеня канд. пед. наук: спец. 13.00.02. «Теорiя та методика навчання ^зика)» / 1нститут шформацшних технологш i засобiв навчання Нацiональноí академп педагогiчних наук Украши. К., 2011. 17 с.
11. Пяткова О.Б. Интеллект-карты как инструмент визуализации учебного материала на уроках естественно-математических дисциплин. Концепт, 2018. (V4). С. 81-87.
12. Рибалко O.O. On designing an electronic educational means "Geometrical designer" by using the Adobe Flash. Комп'ютер у школi та ам% 2016. №4. С. 33-36.
13. Семеыхша О., Бтошапка Н. Про використання вчителями математики засобiв комп'ютерноí вiзуалiзацií. Гумаызащя навчально-виховного процесу. Збiрник наукових праць. № 1 (87). 2018. С. 289-302.
14. Семеыхша О., Юрченко А. Умшня вiзуалiзувати навчальний матерiал засобами мультимедiа як фахова компетентнiсть учителя. Науковий вкник Ужгородського наuiонального уыверситету: Серiя «Педагогiка. Соuiальна робота». Ужгород : Видавництво УжНУ «Говерла», 2014. Випуск 33. С. 176-179.
15. Семеыхша О.В., Друшляк М.Г., Хвороспна Ю. В. Використання хмарного сервку GeoGebra у навчаннi майбутнix вчот^в природничо-математичних дисuиплiн. lнформаuiйнi технологГ'' i засоби навчання. 2019. Т. 73. № 5. C. 48-66.
16. Семеыхша О.В., Семеног О.М., Друшляк М.Г. Формування у майбутых учи^в умшь рацюнально обрати програмний зааб: праксеологiчний пiдxiд. lнформаuiйнi технологи i засоби навчання. 2018. Т. 63. № 1. C. 230-241.
17. Шеховцова Д. Н. Использование компьютерных технологий для визуализации математического знания. Вестник ТГПУ №10. 2010. С. 99-103.
18. Karpov, A.V. Reflexivity as a psychological property and methods of its diagnostics. Psychological journal, 2003. Is. 5, P. 4557.
19. Kelly R., Akaygun S. Visualizations and representations in chemistry education. Chemistry Education Research and Practice, 2019. Vol. 20(4). P. 657-658. doi:10.1039/c9rp90009h
20. Lehning H. Visualisation and Communication in Mathematics. Knowledge Visualization and Visual Literacy in Science Education, 2016. P. 122-140. doi:10.4018/978-1-5225-0480-1.ch006
21. Semenikhina E., Yurchenko A. Professional Readiness of Teachers to Use Computer Visualization Tools: A Crucial Drive. Journal of Advocacy, Research and Education, 2016. Vol.(7), Is. 3. Pp. 174-178.
22. Semenikhina O., Proshkin V., Drushlyak M. Mathematical knowledge control automation within dynamic mathematics programs. E-learning and STEM Education : Monograph / Scientific Editor Eugenia Smyrnova-Trybulska. Katowice-Cieszyn. 2019. P.224-240.
23. Semenikhina O., Drushlyak M., Lynnyk S., Kharchenko I., Kyryliuk H., Honcharenko O. On Computer Support of the Course "Fundamentals of Microelectronics" by Specialized Software: the Results of the Pedagogical Experiment. TEM Journal, 2020. Vol. 9(1), Р. 309-316.
24. Semenog O., Yurchenko A., Udovychenko O., Kharchenko I., Kharchenko S. Formation of Future Teachers' Skills to Create and Use Visual Models of Knowledge. TEM Journal, 2019. Vol. 8(1), P. 275-283. DOI: 10.18421/TEM81-38.
25. Wang F. Research on the Application of Knowledge Visualization in Information Technology Curriculum. Proceedings of the 2017 7th International Conference on Education, Management, Computer and Society (Emcs 2017), vol. 61, P. 433-437.
References
1. Bezuhlyi, D. (2019). Formuvannia hotovnosti vykorystovuvaty zasoby kompiuternoi vizualizatsii kriz pryzmu profesiinoi pidhotovky vchytelia informatyky [Formation of willingness to use computer imaging through the prism of computer science teacher training] [in Ukrainian].
2. Bilousova, L., & Zhytienova, N. (2016). Vizualizatsiia navchalnoho materialu z vykorystanniam tekhnolohii skraibinh u profesiinii diialnosti vchytelia [Visualization of teaching material using scribing technology in teacher's professional activity]. Fizyko-matematychna osvita - Physics and Mathematics Education, 1(7), 39-47 [in Ukrainian].
3. Velychko, S., & Petrytsia, A. (2008). Do problemy vdoskonalennia navchalnoho eksperymentu z fizyky zasobamy novitnikh informatsiinykh tekhnolohii [To the problem of improving the educational experiment in physics by means of the latest information technologies]. Naukovi zapysky. Seriia: Pedahohichni nauky - Proceedings. Series: Pedagogical Sciences. Kirovohrad: RVV KDPU im. V. Vynnychenka, 77, 1, 339-344 [in Ukrainian].
4. Zabolotnyi, V., & Lavrova, A. (2013). Navchalnyi fizychnyi eksperyment z vykorystanniam tsyfrovoi laboratorii Nova5000 [Physical training experiment using Nova5000 digital lab]. Zbirnyk naukovykh prats Kamianets-Podilskoho natsionalnoho universytetu im. Ivana Ohiienka. Ser. : Pedahohichna - Collection of scientific works of Kamenets-Podilsky National University. Ivan Ogienko. Avg. : Pedagogical, 19, 82-85 [in Ukrainian].
5. Zatorskyi, R., Dudka, O., & Vlasii, O. (2017). Rol informatsiino-komunikatsiinykh tekhnolohii u vizualizatsii vyvchennia matematyky [The role of information and communication technologies in visualization of mathematics study]. Fizyko-matematychna osvita - Physics and Mathematics Education, 3(13), 39-44 [in Ukrainian].
6. Kyslynska, O. (2014). Vykorystannia innovatsiinykh tekhnolohii na urokakh fizyky yak zasib pidvyshchennia yakosti osvity [Using innovative technologies in physics lessons as a means of improving the quality of education], Kharkiv [in Ukrainian].
7. Kudin, A., & Karkhut, V. (2013). Multymediinyi navchalno-metodychnyi kompleks z vyvchennia teoretychnoi mekhaniky [Multimedia educational-methodical complex for the study of theoretical mechanics]. Informatsiini tekhnolohii v osviti. Zbirnyk naukovykh prats - Information technology in education. Collection of scientific works, 15, 52-59 [in Ukrainian].
8. Lohvinenko, V. (2018). Vykorystannia tekhnolohii infohrafiky dlia vizualizatsii navchalnoho kontentu [Use of infographic technology to visualize educational content]. Fizyko-matematychna osvita - Physics and Mathematics Education, 2(16), 7985 [in Ukrainian].
9. Osadchyi, V., & Osadcha K. (2014). Informatsiino-komunikatsiini tekhnolohii u protsesi rozvytku vizualnoho myslennia maibutnikh uchyteliv [Information and communication technologies in the process of development of visual thinking of future teachers]. Naukovyi visnyk Melitopolskoho derzhavnoho pedahohichnoho universytetu. Ser. : Pedahohika - Scientific Bulletin of Melitopol State Pedagogical University. Avg. : Pedagogy, 1, 128-133 [in Ukrainian].
10. Pinchuk, O. (2011). Formuvannia predmetnykh kompetentnostei uchniv osnovnoi shkoly v protsesi navchannia fizyky zasobamy multymediinykh tekhnolohii [Formation of subject competences of elementary school students in the process of teaching physics by means of multimedia technologies]. Extended abstract of candidate's thesis. Instytut informatsiinykh tekhnolohii i zasobiv navchannia Natsionalnoi akademii pedahohichnykh nauk Ukrainy. Kyiv [in Ukrainian].
11. Pyatkova, O. (2018). Intellekt-karty kak instrument vizualizacii uchebnogo materiala na urokah estestvenno-matematicheskih disciplin [Intelligence cards as a tool for visualizing educational material in the lessons of natural-mathematical disciplines]. Koncept- Concept, 4, 81-87 [in Russian].
12. Rybalko, O. (2016). On designing an electronic educational means "Geometrical designer" by using the Adobe Flash. Kompiuter u shkoli ta simi - Computer at school and family, 4, 33-36 [in English].
13. Semenikhina, O., & Biloshapka, N. (2018). Pro vykorystannia vchyteliamy matematyky zasobiv kompiuternoi vizualizatsii [n teachers' use of mathematics in computer visualization]. Humanizatsiia navchalno-vykhovnoho protsesu. Zbirnyk naukovykh prats - Humanization of the educational process. Collection of scientific works, 1 (87), 289-302 [in Ukrainian].
14. Semenikhina, O., & Yurchenko, A. (2014). Uminnia vizualizuvaty navchalnyi material zasobamy multymedia yak fakhova kompetentnist uchytelia [Ability to visualize educational material by means of multimedia as a professional competence of the teacher] Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho natsionalnoho universytetu: Seriia «Pedahohika. Sotsialna robota» - Uzhgorod National University Scientific Bulletin: Series "Pedagogy. Social work",33, 176-179 [in Ukrainian].
15. Semenikhina, O., Drushlyak, M., & Khvorostina, Yu. (2019). Vykorystannia khmarnoho servisu GeoGebra u navchanni maibutnikh vchyteliv pryrodnycho-matematychnykh dystsyplin [The use of the GeoGebra cloud service in teaching future teachers of natural and mathematical disciplines]. Informatsiini tekhnolohii i zasoby navchannia - Information technology and training tools, 73, 5, 48-66 [in Ukrainian].
16. Semenikhina, O., Semenog, O., & Drushlyak, M. (2018). Formuvannia u maibutnikh uchyteliv umin ratsionalno obraty prohramnyi zasib: prakseolohichnyi pidkhid [Forming future teachers the ability to rationally choose a software tool: a praxeological approach]. Informatsiini tekhnolohii i zasoby navchannia - Information technology and training tools, 63, 1, 230-241 [in Ukrainian].
17. Shehovcova, D. (2010). Ispol'zovanie komp'juternyh tehnologij dlja vizualizacii matematicheskogo znanija [Using computer technology to visualize mathematical knowledge]. Vestnik TGPU - Bulletin of TSPU, 10, 99-103 [in Russian].
18. Karpov, A. V. (2003). Reflexivity as a psychological property and methods of its diagnostics. Psychological journal, 5, 45-57 [in English].
19. Kelly, R., & Akaygun, S. (2019). Visualizations and representations in chemistry education. Chemistry Education Research and Practice, 20(4), 657-658. doi:10.1039/c9rp90009h [in English].
20. Lehning, H. (2016). Visualisation and Communication in Mathematics. Knowledge Visualization and Visual Literacy in Science Education, 122-140. doi:10.4018/978-1-5225-0480-1.ch006 [in English].
21. Semenikhina E., & Yurchenko A. (2016). Professional Readiness of Teachers to Use Computer Visualization Tools: A Crucial Drive. Journal of Advocacy, Research and Education, 3(7), 174-178. [in English].
22. Semenikhina, O., Drushlyak, M., Lynnyk, S., Kharchenko, I., Kyryliuk, H., & Honcharenko, O. (2020). On Computer Support of the Course "Fundamentals of Microelectronics" by Specialized Software: the Results of the Pedagogical Experiment. TEM Journal, 9(1), 309-316 [in English].
23. Semenikhina, O., Proshkin, V., & Drushlyak, M. (2019). Mathematical knowledge control automation within dynamic mathematics programs. E-learning and STEM Education. Katowice-Cieszyn, 224-240 [in English].
24. Semenog, O., Yurchenko, A., Udovychenko, O., Kharchenko, I., & Kharchenko, S. (2019). Formation of Future Teachers' Skills to Create and Use Visual Models of Knowledge. TEM Journal, 8(1), 275-283. DOI: 10.18421/TEM81-38 [in English].
25. Wang, F. (2017). Research on the Application of Knowledge Visualization in Information Technology Curriculum. Proceedings of the 2017 7th International Conference on Education, Management, Computer and Society (Emcs 2017), 61, 433-437 [in English].
FORMATION OF SKILLS TO VISUALIZE OF FUTURE PHYSICS TEACHER: RESULTS OF THE PEDAGOGICAL EXPERIMENT
O. Semenikhina, A. Yurchenko, O. Udovychenko
Makarenko Sumy State Pedagogical University, Sumy, Ukraine
Abstract.
Formulation of the problem. The problem of the formation of skills to visualize of future physics teachers is relevant for teachers of natural and mathematical specialties because their professional activity is related to the explanation of abstract concepts, the logic of reasoning or processes, and the explanation of natural phenomena at the micro and macro levels. Objective: To describe the results of a pedagogical experiment on the formation of skills to visualize of future physics teachers.
Materials and methods: Theoretical and empirical methods were used to perform the research tasks: analysis of tools of specialized software in the field of physics for visualization of concepts, phenomena, processes; a survey to determine the needs of physics teachers to visualize; analysis of the content of the curricula for the training of future physics teachers; pedagogical design and modeling to build a model of formation of skills to visualize of future physics teacher; pedagogical experiment to determine the effectiveness of the model developed, Student's criterion for statistical evaluation of averages to confirm the reliability of the results obtained.
Results. The developed model of formation of skills to visualize of future physics teachers bases on cognitive-visual approaches and provides the modernization of the content of vocational training by including in it a special course, which is studied before production practice using group and individual methods.
Conclusions. The analysis of software that supports the teaching of physics makes it possible to divide it into three classes: software in physics (virtual and digital-physical laboratories), simulation software (mathematical and simulation), general-purpose software (office applications with Smart-Art-objects and animation software). An analysis of the needs of physics teachers to visualize training material based on a survey showed the priority of using the tools of the office suite of programs and the ability to create simulation models (static and dynamic) to explain physical phenomena and processes. The introduction of a model of formation of skills to visualize of future physics teachers ensures the achievement of the goal. Further research is directed to the study of the problem of forming skills in future teachers of natural and mathematical disciplines skills to use augmented reality in the educational process.
Keywords: future physics teachers, ability to visualize, computer visualization tools, forming skills to visualize.
