CC BY
31Педагогика
УДК 372.853
доктор физико-математических наук, профессор Милинский Алексей Юрьевич
Благовещенский государственный педагогический университет (г. Благовещенск); студент Саприна Анна Сергеевна
Благовещенский государственный педагогический университет (г. Благовещенск)
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФИЗИКЕ В РАМКАХ ФГОС С ПРИМЕНЕНИЕМ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕХНОПАРКА УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ
Аннотация. Обновленные Федеральные государственные образовательные стандарты подчеркивают значимость системно-деятельностного подхода в образовательной деятельности. Проектная деятельность является одним из способов реализации этого подхода. Одной из главных целей проектно-исследовательской деятельности школьников в рамках новых Федеральных государственных образовательных стандартов ООО - это формирование универсальных учебных действий у обучающихся. Физика как практическая наука может быть эффективно изучена через использование деятельностного подхода посредством практических лабораторных работ, групповых занятий, а также других форм активной обучающей деятельности. Проектный метод, который используется при обучении физике, является перспективным подходом, позволяющим перенести теоретические знания в практический контекст. Для того чтобы использовать системно-деятельностный подход и реализовать принципы развивающего и личностно-ориентированного обучения, необходимо обеспечить учащихся современными учебно-техническими средствами. Однако на практике это не всегда так, особенно это касается отдаленных от областного центра территорий. В этом случае у обучающихся средних школ после открытия в педагогических вузах Межфакультетских технопарков универсальных педагогических компетенций появилась возможность осуществлять проектную деятельность на их базе. Целью настоящей работы является анализ возможностей Технопарка Благовещенского государственного педагогического университета для проектной деятельности школьников. На примере выполненного школьниками проекта «Ветрогенератор переменного тока» показано, что оборудование Технопарка позволяет творчески подходить к проектной деятельности.
Ключевые слова: проектная деятельность, технопарк, физика, оборудование, компетенции.
Annotation. The updated Federal State Educational Standards emphasize the importance of a system-activity approach in educational activities. Project activity is one of the ways to implement this approach. One of the main goals of the design and research activities of schoolchildren within the framework of the new Federal State Educational standards of LLC is the formation of universal educational actions for students. Physics as a practical science can be effectively studied through the use of an activity-based approach through practical laboratory work, group classes, as well as other forms of active learning activities. The project method, which is used in teaching physics, is a promising approach that allows you to transfer theoretical knowledge into a practical context. In order to use a system-activity approach and implement the principles of developmental and personality-oriented learning, it is necessary to provide students with modern educational and technical means. However, in practice this is not always the case, especially for territories remote from the regional center. In this case, secondary school students, after the opening of Inter-faculty technoparks of universal pedagogical competencies in pedagogical universities, have the opportunity to carry out project activities on their basis. The purpose of this work is to analyze the possibilities of the Technopark of the Blagoveshchensk State Pedagogical University for the project activities of schoolchildren. Using the example of the project "AC Wind Generator" carried out by schoolchildren, it is shown that the equipment of the Technopark allows a creative approach to project activities.
Key words: project activity, technopark, physics, equipment, competencies.
Введение. Повышение качества образования и формирование у обучающихся ключевых компетенций - важные задачи школьного образования. Обновленные Федеральные государственные образовательные стандарты утверждают системно-деятельностный подход как основу образовательной деятельности, которые стимулируют педагогов создавать условия, способствующие исследовательской и творческой деятельности обучающихся. Один из методов реализации данного подхода - проектная деятельность.
Одной из главных целей проектно-исследовательской деятельности школьников в рамках новых Федеральных государственных образовательных стандартов ООО - это формирование универсальных учебных действий у обучающихся. Особое внимание уделяется формированию исследовательских умений, которые тесно связаны с опытом их применения в практической деятельности. Именно поэтому проектная и исследовательская деятельность обучающихся являются неотъемлемыми методами и технологиями образовательного процесса.
Необходимо подчеркнуть значение организации проектной и исследовательской деятельности школьников, поскольку это эффективные методы формирования способности к самостоятельному извлечению новых знаний, обработке информации и формированию выводов и умозаключений. Проектный метод становится все более распространенным в обучении физике [1].
Физика является практической наукой, и самыми удачными занятиями для формирования элементов проектной деятельности являются практические, лабораторные работы, комбинированные уроки с организацией групповой работы и любые другие деятельностные формы организации учебных занятий. Проектный метод при организации обучения физике -перспективное направление, позволяющее не только перевести в новый формат учебные знания, но и сформировать навыки использования полученных знаний в практической деятельности, ориентированной на приобретение необходимых навыков учащихся для последующего выбора профессии.
Для того чтобы использовать системно-деятельностный подход и реализовать принципы развивающего и личностно-ориентированного обучения, необходимо обеспечить учащихся современными учебно-техническими средствами. Эти средства нужны для того, чтобы человек мог подготовиться к жизни в условиях быстро развивающегося общества. Следовательно, кабинет физики должен иметь учебно-материальную базу, которая будет соответствовать современным требованиям и принципам педагогической науки. Однако на практике это не всегда так, особенно это касается отдаленных от областного центра территорий. В этом случае у обучающихся средних школ после открытия в педагогических вузах Межфакультетских технопарков универсальных педагогических компетенций (Технопарки) появилась возможность осуществлять проектную деятельность на базе Технопарков [2]. Они состоят из различных лабораторий, ориентированных в том числе и на усиление практической междисциплинарной подготовки обучающихся в области опережающего обучения, в основном это естественнонаучные дисциплины, которые предполагают проектную деятельность. Использование современного оборудования позволяет приводить учебно-воспитательный процесс к уровню научно-технического прогресса, что повышает интерес учащихся к предмету и развивает их индивидуальные творческие способности.
Целью настоящей работы является анализ возможностей Технопарка Благовещенского государственного педагогического университета (БГПУ) для проектной деятельности школьников. На примере выполненного школьниками проекта «Ветрогенератор переменного тока» показано, что оборудование Технопарка позволяет творчески подходить к проектной деятельности.
В состав ветрогенератора входит генератор, который преобразует энергию ветра в электрическую энергию с помощью магнитов. Катушка из металлического провода расположена между двумя магнитами внутри генератора и вращается при вращении лопастей ветрогенератора, что позволяет магнитам «тянуть» и «толкать» электроны в катушке. Эти электроны двигаются по проводам, подключенным к генератору, создавая электрический ток. Однако в стандартном описании работы по созданию ветрогенератора отсутствует упоминание о необходимости проверки формы получаемого сигнала на осциллографе, а также о возможности использования смартфона для записи видео мигающих светодиодов и последующего визуального наблюдения их переменного моргания.
Изложение основного материала статьи. Физика - наука, основанная на экспериментальных наблюдениях и опытах. Организация проектно-исследовательской деятельности обучающихся при изучении физики помогает повысить интерес к науке, сделать её увлекательной, практико-ориентированной и мотивировать учащихся на дальнейшее её изучение. В процессе работы над учебным проектом у школьников формируются навыки системного мышления, творческих способностей, воображения, организованности, целеустремленности и способности ориентироваться в ситуациях неопределенности. Проектная деятельность учащихся многогранна. При изучении физики есть возможность организовывать её на любом этапе обучения.
Таким образом, выполнение обучающимися индивидуального проекта является одним из значимых условий достижения личностных, предметных и метапредметных результатов освоения основных общеобразовательных программ основного общего и среднего общего образования. Но возникает проблема в оснащённости школьных кабинетов физики, а именно в отсутствии оборудования с учетом современных требований и принципов педагогической науки.
Технология организации проектной деятельности учащихся на базе Технопарка представляет собой форму организации учебной деятельности в условиях специально создаваемой технологической среды, направленной на формирование проектных и инженерно-технологических компетенций обучающихся [3].
В оборудование Технопарка БГПУ входит: наборы по изучению альтернативных источников энергии, цифровые лаборатории, прибор XR 4.0, предоставляющий возможность изучения свойств рентгеновского излучения, оборудование для проведения фундаментальных экспериментов по физике и т.д. Рассмотрим подробно проект «Генератор переменного тока», выполненный школьниками 7 класса лицея № 11 г. Благовещенска. Учащимся был предоставлен набор оборудования для самостоятельного исследования, какое устройство можно собрать из него. После сборки генератора (рис. 1) они проверили его работу, подключив светодиод, и заметили, что яркость свечения была низкой. Чтобы решить эту проблему, школьникам пришлось изучить методы пайки и использования термоусадки для увеличения количества витков проволоки. Когда светодиод зажегся ярче, они заключили, что напряжение на нем пропорционально количеству витков. Затем был задан вопрос о том, почему светодиод моргает, и они подключили два включенных навстречу светодиода, чтобы записать видео мигания, и увидели (рис. 2), что ток переменный и «бегает» в разные стороны.
После этого им пришлось научиться работать с цифровой лабораторией Releon, чтобы изучить форму сигнала, создаваемого генератором. Форма сигнала оказывается сильно искажена (рис. 3). В этой связи учащимся предлагается объяснить, почему форма сигнала далека от идеальной синусоиды (для сравнения обучающимся был представлен график идеальной синусоиды). После дискуссии и системы наводящих вопросов обучающиеся приходят к выводу, что искажение формы сигнала связано с неоднородностью магнитного поля внутри катушки в связи с тем, что магнит имеет квадратную форму. Чтобы убедиться в этом, школьникам было предложено включить на смартфоне измеритель магнитного поля и положить его на генератор. При вращении генератора величина магнитного поля менялась тем быстрее, чем быстрее скорость его вращения, что доказывает неоднородный характер магнитного поля.
Рисунок 1. Генератор переменного тока
Следовательно, использование виртуальной цифровой лаборатории Releon вместо осциллографа обеспечивает возможность применения различного оборудования одновременно, что в свою очередь способствует развитию цифровых компетенций у обучающихся.
Рисунок 2. Попеременное включение двух включенных навстречу светодиодов
Таким образом, выполненный проект не только помог ознакомить школьников с принципами работы генератора переменного тока, но и сформировал у них навыки, связанные с другими предметными областями. Они изучили процесс пайки, использования термоусадки, а также обдумывали, какой генератор нужен для обеспечения электропитанием всего дома.
Организация проектной деятельности в рамках ФГОС на уроках физики с применением оборудования Технопарка является эффективным инструментом формирования у учащихся ключевых навыков и знаний в области физики [4]. Одним из важнейших элементов проектной деятельности является использование современного оборудования, которое позволяет обеспечить процесс обучения и исследования на высоком уровне. В этой связи, технопарк универсальных педагогических компетенций может стать центром инновационного обучения физике, где применение современных технологий и инструментов позволит формировать у учеников необходимые компетенции.
Releon Lite < Назад
Лкухканалы-ыи осциллограф
535,40 сам
е« и с
у д / \ А 1 д
\_____________ \ Г.....т...... / \ / X \
\п \ ! ____________\ / ! *
\ ; / V ■V/
-1 ри[ г ер- Режим
Источник
Канал 1 v Дши v
тип
Восх. V Сбор
Уровень ЗВ '
Смещение Оме +
Диапазон 25 ме/дел +
0 Канал 1 —Каналы- 0 Канал 2
KdHdii 1 Канал 2
Смещение ОмВ +
Диапазон 2 В/дел 1
□ XI0
Красный v Сброс в 0
Рисунок 3. Форма сигнала, снимаемого с генератора
Выводы. Проектная деятельность в обучении физике предполагает организацию ученической деятельности в виде проектов, которые являются основным инструментом для достижения учебных целей. Они позволяют ученикам получать знания не только из учебника, но и из реальной жизни, где они могут использовать полученные знания для решения конкретных задач.
Несмотря на все преимущества проектной деятельности, ее реализация требует подхода к обучению и оснащения класса. Важно, чтобы школы имели достаточное количество современного оборудования для реализации проектов, в том числе для мониторинга, измерения и анализа данных. Однако не все школы могут себе позволить приобретение такого оборудования. В таких случаях можно использовать оборудование Межфакультетского технопарка универсальных педагогических компетенций педагогических университетов.
В Технопарках есть необходимое оборудование для реализации проектной деятельности по физике со школьниками. Современные технологии позволяют создавать условия для активной работы учащихся над проектом, что способствует развитию их творческих способностей, умения работать в команде, а также формированию практических навыков.
Литература:
1. Харитонова, А.А. Методика проектно-исследовательской деятельности учащихся на уроках физики / А.А. Харитонова, Л.А. Ипкаева, А.А. Мишина // Современные исследования социальных проблем (электронный научный журнал). - 2018. - Т. 9, № 3-1. - С. 127-139
2. Милинский, А.Ю. Межфакультетский технопарк универсальных педагогических компетенций как средство профессиональной ориентации школьников на педагогические профессии / А.Ю. Милинский // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2022. - № 4(206). - С. 247-251
3. Лабутина, В.А. Преемственность развития проектных компетенций обучающихся в условиях технического творчества в дошкольном и школьном образовании / В.А. Лабутина // Информатика и образование. - 2018. - № 5(294). -С. 38-40
4. Давиденко, А.А. Творческие проекты учащихся в образовательном процессе по физике / А.А. Давиденко // Учебный эксперимент в образовании. - 2019. - № 4(92). - С. 64-70
Педагогика
УДК 373
доктор физико-математических наук, профессор Милинский Алексей Юрьевич
Благовещенский государственный педагогический университет (г. Благовещенск); техник-программист Шароян Рафаэл Сергеевич
Благовещенский государственный педагогический университет (г. Благовещенск)
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ «ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ
МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА»
Аннотация. В статье указывается на необходимость использования мобильных устройств в образовательном процессе с целью популяризации науки и уменьшения интернет-зависимости у современных молодых людей. Приводится опыт разработки мобильного приложения «Исследование колебаний математического маятника», позволяющего определять основные характеристики колебаний. Акцент статьи сделан на методические рекомендации по разработке мобильного приложения, при этом не приводится листинг программы. Разработанное приложение может являться альтернативой физическому эксперименту в лаборатории в случае отсутствия обучающегося по каким-либо причинам.
Ключевые слова: физика, цифровизация образования, мобильное приложение, математический маятник, характеристики колебаний.
Annotation. The article points out the need to use mobile devices in the educational process in order to popularize science and reduce Internet addiction among modern young people. The experience of developing a mobile application "Investigation of oscillations of a mathematical pendulum", which allows to determine the main characteristics of oscillations, is given. The emphasis of the article is on guidelines for the development of a mobile application, while the listing of the program is not given. The developed application can be an alternative to a physical experiment in the laboratory in case of impossibility of the presence of the student for any reason.
Key words: physics, digitalization of education, mobile application, mathematical pendulum, oscillation characteristics.
Введение. Нынешние студенты вузов рождены в эпоху массового использования мобильных устройств в процессе межличностной коммуникации, образования, развлечения и т.д. Недавно опубликованные результаты социального опроса указывают, что массовое распространение смартфонов привело к интернет-зависимости современных молодых людей [1]. Авторы работы [1] сформулировали рекомендации, призванные снизить у них влечение к интернету. В первую очередь необходимо активизировать включенность в интересную, полезную и значимую для них реальную деятельность. В качестве подобной деятельности может выступать образование, в процессе которого предполагается использование смартфонов в качестве инструмента при проведении экспериментальных работ по естественнонаучным дисциплинам, в частности по физике. Так, авторы [2] разработали мобильное приложение «Количество теплоты» для выполнения лабораторной работы по физике по определению количества теплоты при частично упругом ударе металлического шара о горизонтальную поверхность. Смартфон в этом случае выполняет роль прибора, предназначенного для измерения физических величин и обработки результатов эксперимента. Использование смартфонов для проведения физического эксперимента может помочь решить актуальную на сегодняшний день проблему - падение интереса среди молодежи к физике и к инженерным направлениям подготовки [3].
Активная цифровизация образовательного процесса привела к развитию новых методов и форм обучения [4]. Наблюдается трансформация образовательных технологий, все чаще в образовательном процессе используются мобильные электронные устройства, которые призваны расширить возможности и повысить качество обучения. Важность использования информационных технологий заявляется на федеральном уровне в «Стратегии развития информационного общества Российской Федерации на 2017-2030 годы».
Лабораторный физический практикум в вузе чаще всего проходит в виде натурного эксперимента [5], и такой подход вполне оправдан - обучающиеся должны учиться проводить измерения физических величин при помощи реальных физических приборов. Однако, как показывает опыт, студенты, в особенности направлений подготовки, связанных с информационными системами, больший интерес проявляют к лабораторным работам, в которых комбинируются классический подход и использование мобильных устройств. Так, авторами работы [6] продемонстрирована эффективность использования мобильных устройств при выполнении студентами вуза лабораторных работ по физике.
Для расширения возможностей обучения физике авторами было разработано приложение для смартфона по курсу «Физика» раздела «Механика». Цель статьи - привести методические рекомендации по созданию мобильного приложения «Исследование колебаний математического маятника» и продемонстрировать его возможности для проведения физического эксперимента.
Изложение основного материала статьи. Известен метод визуализации механических колебаний математического маятника при помощи потенциометра [7] и двигателя постоянного тока [8]. Однако, в этих случаях эксперимент может быть проведен только в физической лаборатории. Для устранения этого недостатка было разработано мобильное приложение для смартфона «Исследование колебаний математического маятника». Приложение позволяет визуализировать механические колебания математического маятника и определять основные характеристики колебаний, такие как коэффициент затухания, период, частота, логарифмический декремент затухания и добротность колебательной системы. Ниже приведены методические рекомендации и детальное описание работы приложения.
