CC BY
1Научная статья УДК 37.035
DOI: 10.24412/cl-37031-2024-2-175-183
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Наметкулова Ф. Д.1- 2, Сугирбекова А. К. 1 3
1 Казахский национальный педагогический университета им. Абая, г. Алматы, Казахстан (050010 г. Алматы, пр. Достык, д.13) farida03@mail. ru 3 cugir. 72@mail. ru
Аннотация: В статье представлен анализ публикаций отечественных и зарубежных исследователей по проблемам понимания сущности современных образовательных технологий в проведении экспериментов. Цель статьи выявить на основе изучения и анализа отечественного и зарубежного опыта оптимальные условия и наиболее эффективные подходы в формировании естественно-научного компонента функциональных возможностей учебного эксперимента обучающихся при реализации образовательных программ. Раскрывается роль учебного эксперимента как инновационной образовательной среды с точки зрения формирования инновационных подходов в реализации образовательного процесса.
Ключевые слова: учебный эксперимент, формы проектной деятельности, образовательные технологии, естественно-научные дисциплины и учебный эксперимент, модель учебного эксперимента.
USING MODERN EDUCATIONAL TECHNOLOGIES IN CONDUCTING EXPERIMENTS
Nametkulova F. D. 1- 2, Sugirbekova A. K. 1- 3
1 Kazakh National Pedagogical University named after. Abay, Almaty, Kazakhstan
(050010 Almaty, Dostyk Ave., 13)
2
farida03@mail. ru 3 cugir. 72@mail. ru
Abstract. The article presents an analysis of publications by domestic and foreign researchers on the problems of understanding the essence of modern educational technologies in conducting experiments. The purpose of the article is to identify, based on the study and analysis of domestic
and foreign experience, the optimal conditions and the most effective approaches in the formation of the natural science component of the functional capabilities of the educational experiment of students in the implementation of educational programs. The role of the educational experiment as an innovative educational environment is revealed from the point of view of the formation of innovative approaches in the implementation of the educational process.
Keywords: educational experiment, forms of project activity, educational technologies, natural science disciplines and educational experiment, model of educational experiment.
Введение
Модернизация профессионального образования в России, активно входящей в мировое образовательное сообщество, требует разработки научно-технологического обеспечения инновационных преобразований, происходящих в системе высшего образования, в целях достижения современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства. Современные образовательные технологии играют важную роль в проведении экспериментов, предоставляя студентам уникальные возможности для практического опыта и активного обучения. С их помощью, образовательные заведения могут создать идеальную обстановку для проведения экспериментов, где студенты могут развивать свои навыки и умения в непосредственной практической работе. В последние десятилетия кардинальным образом изменилась информационно-образовательная среда [5]. Объемы информации, получаемые каждым человеком, значительно расширились. Произошло это не только за счет снятия запретов со средств массовой информации, повлекших за собой расширение получаемых сведений из разных сфер жизни, а, прежде всего, за счет расширения электронных технологий и расширения доступа к самым разным средствам информации. Обозначенные проблемы могут быть решены лишь путем совершенствования информационно-образовательной среды, которое предполагает: соответствие новой информационно-образовательной среды требованиям современности; придание ей интерактивного характера; содействие достижению целей и задач преподавания конкретных предметов; поиск путей взаимодействия информационно-образовательной среды и внешнего информационного пространства; обеспечение удовлетворения личностных потребностей и интересов обучающихся; выявление методических аспектов использования информации
в соответствии с дидактическими, психологическими и технологическими функциями компонентов информационно-образовательной среды.
Кроме того, инновационными технологиями в области проведения экспериментов, являете привлечение технологий, которые позволяют улучшить проведение экспериментов: это виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR). С их помощью, студенты могут взаимодействовать с виртуальными объектами и средами, воссозданными в компьютерных программах. Это позволяет им получить доступ к опыту и ресурсам, которые могут быть недоступны в реальной жизни, или ограничены в использовании из-за безопасности или экономических ограничений. Например, студенты могут изучать процессы, которые происходят на молекулярном уровне, с помощью виртуального моделирования и визуализации. Они могут наблюдать, как атомы перемещаются и взаимодействуют с другими частицами, чтобы понять различные химические и физические явления. Это не только расширяет их понимание научных концепций, но и предоставляет возможность экспериментировать без каких-либо рисков или затрат на материалы.
Другой важной технологией, которая активно используется в проведении экспериментов, является симуляция. С помощью компьютерных программ и специального оборудования, студенты могут создавать и моделировать различные ситуации и сценарии, чтобы изучать последствия и анализировать результаты. Например, они могут создать виртуальную модель автомобильной аварии, чтобы изучить ее факторы и последствия, а также исследовать различные способы предотвращения подобных происшествий. Помимо этого, использование современных образовательных технологий в проведении экспериментов также позволяет студентам сотрудничать и обмениваться знаниями и идеями в реальном времени. Они могут работать в группах и командами, участвовать в виртуальных конференциях и дискуссиях, а также получать обратную связь и советы от экспертов и преподавателей [1]. Это активно способствует развитию критического мышления, коммуникационных навыков и коллективной работы.
В целом, использование современных образовательных технологий в проведении экспериментов приводит к значительному улучшению качества образования и активности студентов. Они позволяют нам взаимодействовать с информацией и ресурсами, которые ранее были недоступны, и создавать опти-
мальные условия для изучения и исследования различных научных и практических областей. Таким образом, современные образовательные технологии играют важную роль в формировании качественного и глубокого образования будущего.
Нормативно-правовое регулирование современных образовательных пространств
В Федеральном государственном образовательном стандарте общего образования (далее ФГОС) сформулированы требования к материально-техническому и информационному оснащению образовательного процесса, которое должно обеспечивать возможность:
- поиска, создания и использования информации (поиск информации и общение в сети Интернет, запись и обработка изображения и звука, выступления с аудио-, видеосопровождением и графическим сопровождением, работа в библиотеке и др.);
- проведения экспериментов, в т. ч. с использованием учебного лабораторного оборудования, вещественных и виртуально-наглядных моделей и коллекций основных математических и естественно-научных объектов и явлений; цифрового (электронного) и традиционного измерения; наблюдений, наглядного представления и анализа данных; использования цифровых планов и карт, спутниковых изображений и др;
- создания материальных объектов; обработки материалов и информации с использованием технологических инструментов; проектирования и конструирования;
- планирования учебного процесса, фиксирования его результатов в целом и отдельных этапов; размещения своих материалов и работ в информационной среде образовательного учреждения [4] и т. д.
Требования ФГОС к материально-техническому и информационному оснащению, возможности использования достижений новых технологий (свободный доступ к разнообразным информационным ресурсам, дистанционность, мобильность, интерактивность, возможность формирования социальных образовательных сетей и образовательных сообществ, возможность моделирования и аними-рования различных процессов и явлений и пр.) определяют новый подход
к оснащению образовательного процесса средствами обучения. Чтобы добиться образовательных результатов, отвечающих новым запросам общества, нужны современные средства обучения. Использование в образовательном процессе интерактивных средств обучения дает возможность обеспечить самостоятельность обучающихся при изучении нового материала, работе с текстом, раскрывающим основное содержание предмета, оценить свой уровень подготовки по конкретной теме на данный момент времени [2]. Использование средств муль-тимедиапроекции позволяет проиллюстрировать естественно-научный процесс или явление, провести автоматизированный контроль знаний по определенной тематике или по курсу в целом, применить особые формы подачи информации, доступной данному ученику, группе учащихся, выстроить индивидуальную траекторию обучения. Интерактивные средства обучения призваны обеспечить создание информационно-образовательной среды, содействующей (при поддержке педагогических работников): достижению планируемых результатов освоения основной образовательной программы всеми обучающимися, в том числе детьми с ограниченными возможностями здоровья; использованию в образовательном процессе современных образовательных технологий деятель-ностного типа; организацию эффективной самостоятельной работы обучающихся по поиску и усвоению знаний, умений и навыков, отвечающих требованиям информационного общества, инновационной экономики.
Таким образом, на уровне нормативно-правовой базы, фокус внимания приходится на применение эксперимента в образовательных технологиях.
Особое внимание уделяется в организации пространства при проведении эксперимента в образовательных технологиях: а именно, организация оборудования рабочего места. Современная система средств обучения реализуется в форме автоматизированных рабочих мест (АРМ) педагогического работника и обучающегося, включающих в себя инновационные и традиционные средства обучения, поддерживающихся инструктивно-методическими материалами, а также модулями программ повышения квалификации по их использованию в образовательном процессе. Инструктивно-методические материалы и модули программ повышения квалификации являются компонентом, интегрирующим все элементы системы средств обучения в единое целое, обеспечивают эффективное освоение педагогами возможностей его использования в образователь-
ном процессе в совокупности с электронными образовательными ресурсами и традиционными средствами обучения.
Инновационные средства обучения содержат:
- аппаратную часть, включающую: модуль масштабной визуализации, управления и тиражирования информации, организации эффективного взаимодействия всех участников образовательного процесса; документ-камеру, модульную систему экспериментов и цифровой микроскоп, систему контроля и мониторинга качества знаний;
- программную часть, включающую предустановленные многопользовательскую операционную систему и прикладное программное обеспечение;
- электронные образовательные ресурсы по предметным областям.
Традиционные средства обучения по предметным областям содержат различные средства наглядности, а также лабораторное оборудование, приборы и инструменты для проведения натурных экспериментов и пр. Традиционные средства обучения используются самостоятельно, а также совместно с инновационными средствами обучения, повышая их функциональность и эффективность использования в образовательном процессе.
Автоматизированное рабочее место педагогического работника - это профессионально-ориентированная совокупность программно-аппаратных средств, объединенных в комплексное решение, интегрированная в информационно-образовательную среду образовательного учреждения и предназначенная для автоматизации обучающей, воспитательной и административной деятельности педагога.
К современным инновационным средствам относятся технологии виртуальной и дополненной реальности. Активно форматы работы обсуждаются в Сколково [3]. Виртуальная реальность (VR) - это технология, позволяющая создать полностью иммерсивное взаимодействие с компьютером или электронным устройством. Она погружает пользователя в симулированную реальность, размещая его в цифровой обстановке, которая может быть наполнена визуальными и звуковыми эффектами. С помощью специальной VR-гарнитуры, состоящей из очков и контроллеров, пользователь может исследовать виртуальные миры, взаимодействовать со виртуальными объектами и испытывать ощущение присутствия в других местах или ситуациях. Дополненная реальность (АК),
с другой стороны, является концепцией, которая добавляет визуальные и звуковые элементы в реальный мир пользователя. Благодаря использованию камеры и сенсоров в устройствах, таких как смартфоны или специальные AR-очки, пользователь может видеть на экране дополнительную информацию или визуализации, совмещенные с физическими объектами или ландшафтом. AR позволяет улучшить восприятие реальности, обогащая ее дополнительными данными или виртуальными эффектами.
Обе эти технологии открывают перед нами потрясающие возможности в разных областях. Ведущие компании, такие как Google, Facebook, Microsoft и Apple, вкладывают значительные ресурсы в разработку VR и AR, широко представляя их в мире развлечений, образования, медицины, архитектуры и еще многих других отраслях. VR, например, представляет собой мощный инструмент в создании виртуальных тренировок и симуляций, которые могут быть использованы в военных целях, пилотировании, спорте или медицине. Она может обеспечить пациентов эффективными реабилитационными методами или позволить людям открывать новые миры, куда им необходимо уехать или жить. С другой стороны, AR открывает новые уровни взаимодействия с миром вокруг нас. Это может быть использовано в туризме, где посетители могут получать интересные исторические или географические сведения при посещении памятных мест. AR также может помочь в повышении производительности и удобства в рабочей среде, предоставляя рабочим ценные инструкции или дополнительную информацию в реальном времени.
Однако, несмотря на все преимущества этих технологий, они также сталкиваются с некоторыми вызовами. Некоторые из них связаны с физическими ограничениями устройств, а другие - с этическими и социальными вопросами, такими как потенциальное разделение реальности и повышенная зависимость от виртуального мира. В России уже несколько лет внедряют технологии виртуальной и дополненной реальности - это часть национального проекта «Образование» под названием «Цифровая образовательная среда». Технологии преобразуют индивидуальную и групповую работу школьников, позволяют учителям наглядно и доходчиво объяснять материал, а детям - экспериментировать и переноситься в другие эпохи. Но для этого недостаточно закупить оборудова-
ние и ПО, чтобы педагоги научились работать с VR/AR-технологиями и понимали все преимущества этого инструмента современного образовательного пространства.
Заключение
В последние десятилетия виртуальная реальность стала одной из самых ярких и перспективных технологических новинок. Ее возможности и потенциал огромны, и эта сфера стремительно развивается. Если раньше виртуальная реальность в основном ассоциировалась с развлечениями и играми, то сегодня она нашла применение в самых разных областях, включая медицину, образование, тренинги и даже психологию. Однако, чтобы понять всю глубину и многообразие виртуальной реальности, важно обращаться к надежным источникам информации, которые позволяют ознакомиться с ее историей, принципами работы и актуальными достижениями в сфере. Один из ключевых источников о виртуальной реальности - это научные публикации и исследования. Благодаря ученым и специалистам, мы получаем достоверную информацию о последних тенденциях и новинках в этой области. Научные статьи и журналы, посвященные виртуальной реальности, рассматривают различные аспекты этой технологии, включая графику, инженерию, интерфейсы и психологию восприятия. Другим важным источником являются специализированные конференции и выставки по виртуальной реальности. Такие мероприятия собирают ведущих профессионалов в этой области со всего мира и позволяют узнать о последних разработках и исследованиях прямо от их авторов. Кроме того, конференции и выставки предоставляют возможность для обмена опытом и взаимодействия с коллегами. Также важным источником информации о виртуальной реальности являются специализированные веб-ресурсы, посвященные данной тематике. Они предоставляют обзоры и аналитические материалы о новых продуктах и тенденциях в сфере виртуальной реальности, а также предлагают подробные технические обзоры и советы для потребителей.
Не следует забывать и о документальных фильмах и исследовательских проектах, посвященных виртуальной реальности. Они демонстрируют не только историю и достижения в данной области, но и позволяют увидеть ее влияние на общество и наше будущее.
Подводя общие итоги, можно сделать следующие выводы:
1. виртуальная реальность и дополненная реальность являются технологиями, которые меняют представление о взаимодействии с окружающим миром, имеют специфику серьезных дополнительных возможностей при разработке эксперимента.
2. перспективным этапом можно считать внедрение платформ по типу, Modum Lab, особенно в образовательной сфере. Такие продукты способны расширить представление научное знание в различных направлениях, от школьных предметов до профессиональной подготовки.
3. реализация программ по оборудованию автоматизированных рабочих мест педагогических работников, с целью обеспечения экспериментальной базы в применении образовательных траекторий в обучении.
Библиографический список
1. Breiner J. et al. What is STEM. A discussion of conceptions of STEM education and partnerships // School Science and Mathematics. 2020.№ 112 (1) Р. 3-11.
2. Kjesdam F. The Aalborg experiment project innovation in university education Text. / F. Kjesdam, S. Enemark. Aalborg, Denmark: Aalborg University Press, 2023. P. 201.
3. Виртуальная школа: как историю и физику можно изучать с помощью VR и AR: Сколково // Официальный сайт Фонда «Сколково»: [сайт]. URL: https://sk.ru/news/virtualnaya-shkola-kak-istoriyu-i-fiziku-mozhno-izuchat-s-pomoshyu-vr-i-ar (дата обращения: 16.03.2024)
4. Министерство просвещения Российской Федерации приказ от 31 мая 2021 г. п. 287 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования» // СПС «КонсультантПлюс».
5. Сундуков В. И. Применение компьютерных технологий в преподавании физики в КГ АС А Электронный ресурс / В. И. Сундуков, Л. И. Маклаков. URL: http://itfm.ulstu.ru/Docs/39/l (дата обращения: 16.03.2024)
