CC BY
46
Для организации комплексного педагогического сопровождения обучающихся с ОВЗ и инвалидов были вовлечены все специалисты и педагоги ГБПОУ ССТ. Качество сопровождения определили его базовые принципы: комплексность; непрерывность; приоритет интересов обучающихся с ОВЗ и инвалидов; согласованная работа всех специалистов сопровождения: методистов, педагога-психолога, социального педагога, тьютора, медицинского работника, классных руководителей и педагогов техникума и других. Таким образом, можно сделать выводы, что система комплексного педаго-
гического сопровождения обучающихся с ОВЗ и инвалидов в условиях среднего профессионального образования является необходимым условием их интеграции, которая призвана помочь не только адаптироваться в образовательном пространстве, обеспечить возможность получения среднего профессионального образования в объемах, установленных государственными образовательными и профессиональными стандартами, но и найти себя в современном социуме, профессиональной деятельности за пределами образовательной организации.
Библиографический список
1. Качалова Л.П., Бабухин М.А. Содержательное наполнение структурно-функциональной модели педагогического сопровождения формирования исследовательской самостоятельности обучающихся. Мир науки, культуры, образования. 2020; № 2 (81).
2. Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка. Available at: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ogegova/228050
3. Хилько А.А., Филиминюк Л.А. Проектирование современных форм профориентационной работы. Мир науки, культуры, образования. 2020; № 1 (80).
4. Яковлева Н.О. Сопровождение как педагогическая деятельность. Вестник ЮУрГУ. Серия: Образование. Педагогические науки. 2012; № 4 (263). Available at: https:// cyberleninka.ru/article/n/soprovozhdenie-kak-pedagogicheskaya-
References
1. Kachalova L.P., Babuhin M.A. Soderzhatel'noe napolnenie strukturno-funkcional'noj modeli pedagogicheskogo soprovozhdeniya formirovaniya issledovatel'skoj samostoyatel'nosti obuchayuschihsya. Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. 2020; № 2 (81).
2. Ozhegov S.I., Shvedova N.Yu. Tolkovyjslovar'russkogo yazyka. Available at: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ogegova/228050
3. Hil'ko A.A., Filiminyuk L.A. Proektirovanie sovremennyh form proforientacionnoj raboty. Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. 2020; № 1 (80).
4. Yakovleva N.O. Soprovozhdenie kak pedagogicheskaya deyatel'nost'. Vestnik YuUrGU. Seriya: Obrazovanie. Pedagogicheskie nauki. 2012; № 4 (263). Available at: https:// cyberleninka.ru/article/n/soprovozhdenie-kak-pedagogicheskaya-
Статья поступила в редакцию 25.07.22
УДК 378
Potapova M.V., senior teacher, Moscow State University of Food Production (Moscow, Russia), E-mail: potapovamv@mgupp.ru
Kochergina N.V., Doctor of Sciences (Pedagogy), Professor, Moscow State University of Food Production (Moscow, Russia), E-mail: kocherginanv@mgupp.ru
Gerasimova E.O., Cand. of Sciences (Engineering), Senior Lecturer, Moscow State University of Food Production (Moscow, Russia),
E-mail: GerasimovaEO@mgupp.ru
THE MAIN APPROACHES TO CONDUCTING A LABORATORY WORKSHOP IN GENERAL PHYSICS AT A TECHNICAL UNIVERSITY. The article discusses the main approaches to conducting a laboratory workshop on general physics at technical universities: traditional on the basis of university laboratories; remote as the activity of teachers to create a digital experiment based on LSM platforms; virtual using multimedia learning software and an augmented reality approach based on smartphone measurement programs. The advantages and disadvantages of each approach to conducting a laboratory workshop in general physics are analyzed according to the criteria: students' independence, the teacher's ability to control students' work, the formation of practical and intellectual experimental skills, as well as meta-subject competencies. The expediency of applying various approaches to conducting a physical workshop in conditions of distance, full-time and distance learning based on the criterion of maximum effectiveness of student learning is considered.
Key words: laboratory workshop, general physics, traditional approach, remote approach, virtual approach, augmented reality approach.
М.В. Потапова, ст. преп., Московский государственный университет пищевых производств, г. Москва, E-mail: potapovamv@mgupp.ru
Н.В. Кочергина, д-р пед. наук, проф., Московский государственный университет пищевых производств, г. Москва, E-mail: kocherginanv@mgupp.ru
Э.О. Герасимова, канд. техн. наук, доц., Московский государственный университет пищевых производств, г. Москва,
E-mail: GerasimovaEO@mgupp.ru
ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ОБЩЕЙ ФИЗИКЕ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ
В статье рассматриваются основные подходы к проведению лабораторного практикума по общей физике в университетах технического профиля: традиционный - на базе вузовских лабораторий; дистанционный - как деятельность преподавателей по созданию цифрового эксперимента на базе LSM-плат-форм; виртуальный - с применением программных средств мультимедийного обучения и подход с дополненной реальностью на базе измерительных программ смартфонов. Проводится разбор достоинств и недостатков каждого подхода к проведению лабораторного практикума по общей физике по критериям самостоятельности студентов, возможностей контроля преподавателя за работой студентов, формирования практических и интеллектуальных экспериментальных умений, а также метапредметных компетенций. Рассматривается целесообразность применения различных подходов к проведению физического практикума в условиях дистанционного, очного и заочного обучения на основе критерия максимальной эффективности обучения студентов.
Ключевые слова: лабораторный практикум, общая физика, традиционный подход, дистанционный подход, виртуальный подход, подход с дополненной реальностью.
Распространение коронавируса привело к кардинальным изменениям во всех общественных структурах и областях деятельности, в том числе и в высшем образовании. В течение последних двух лет несколько раз происходил переход на дистанционное обучение и обратно - на очную форму занятий. Невозможно считать, что все эти процессы происходили безболезненно, но они актуализировали новые подходы к образованию, образовательные технологии и методы обучения. В данной статье мы попытаемся осмыслить полученный опыт, выяснить, что следует развивать и применять в дальнейшем преподавании, взяв в свой «методический портфель», а от чего лучше отказаться или усовершенствовать.
Темой исследования являются основные подходы к проведению лабораторных работ физического практикума в техническом вузе.
Актуальность исследования определяется отсутствием комплексного анализа современных взглядов на методики осуществления лабораторных работ
физического практикума в техническом вузе в условиях дистанционного, очного и заочного обучения для достижения максимального качества образования.
Проблема исследования состоит в анализе и сравнении основных подходов к проведению лабораторного практикума по общей физике в техническом вузе.
Цель исследования состоит в том, чтобы раскрыть содержание и методику основных подходов к проведению лабораторного практикума по общей физике в техническом вузе и обосновать выбор оптимального в конкретных обстоятельствах подхода, приводящего к достижению наилучших результатов обучения.
Объект исследования - лабораторный практикум по общей физике в техническом вузе.
Предмет исследования - основные подходы к проведению лабораторного практикума по общей физике в техническом вузе.
Гипотеза исследования: если раскрыть содержание и методику основных подходов к проведению лабораторного практикума по общей физике в техническом вузе и обосновать выбор оптимального в конкретных обстоятельствах подхода, то это приведет к достижению наилучших, в том числе и метапредметных, результатов обучения.
Сформулируем задачи исследования, вытекающие из поставленной цели и выдвинутой проблемы:
1. Проанализировать современные подходы к проведению лабораторных работ физического практикума в техническом вузе, указать их достоинства и недостатки.
2. Охарактеризовать методику проведения выделенных подходов к проведению лабораторных работ физического практикума.
3. Оценить эффективность основных подходов к проведению лабораторного практикума по физике в контексте конкретных условий.
4. Сформулировать методические рекомендации по проведению лабораторных работ физического практикума для реализации каждого подхода.
Методыисследования,применявшиеся для решенияуказанныхз3дач: Поиск, изучение и анализ педагогической и методической литературы, сравнение и обобщение опыта ироведения лоболыторныл работ пообщей физике,недагогл-ческое наблюдение, эмпирические методы внедрения различных технологий и пр огиозихона них.
Научная новизна исследования состоит в выделении основных подходов к проведению лабораторных работ физического практикума в техническом вузе, обо снопахиихненспсннсрхнмеоелтаенолре<инкеаффе кевнностеотнхподход ов к проведению лабораторного практикума по общей физике для очного, заочного и дихтсхтлонхеолрб упених.
Практическая значимость исследования состоит в выяснении методики вхзленсния оиновных пентодолк проасоению еабоаатеоныт роЛот фиаичлткого практикума и формулировке методических рекомендаций по проведению лабо-ратолныхтаеыхфизвуескога птаетхкума в зомках еаждорызодвздр.
В своем исследовании мы придерживаемся классических дидактических взглядов на цели и функции лабораторных работ по общей физике в технических лтзхр. аСизмтойа^ид^1^хотeрнoЫхeльюооеopaабдаып рлвот яндяехзт акспери-ментальное подтверждение и проверка существенных теоретических положений (провер ка формул и расчетов), овладение техникой эксперимента, умением решать практические задачи путем постановки опыта» [1, с. 189]. Лабораторные пpокпикпмы лтдтниндеккс рркж cндвеPcрвзюхаоyаФенкю поилфтеия физано-ских явлений, формированию у студентов умений проводить измерения, обра-иллку л о^едт локyльуaзов[3].
При анализе научных публикаций по данной теме отчетливо ощущается недовольство практиков положением дел в данной области. Что, естественно, выооор зоаобойеыытыи нлвыхеетлд.рануавоткрыoбтазeнныlP пpидтдзвыeдсаыя лабораторных работ в процесс преподавания физики. Причем эти разработки ка-таютсркзкчасенчных изменехийтехнологои, так о oбщeге.рлoбaлинoroиoдсбоо к преподаванию курса общей физики.
Bддзддьтaыеaнддиздпyбынкдтий бoжнoыйlдeлиты чeолlтдпoдрoылк проведению лабораторного практикума в вузах: традиционный, дистанционный, вир-туренный ихпхпменeнлол деион^о^^^ой неддьнocты. Эли ды нтходятеяв динамическом единстве и частичном противоречии [2; 3; 4]. Объединяющим фактором для всех подходов является признание дидактической целесообразности лдеже сeоOыoиимocтнпpблсиоаиялaеoлеаoт^^ыы:раДoл к кнрее oOмоИc^и^пки При изучении физики невозможно проведение только теоретических занятий, что пpовиаееоиплo быcaмоKлрыыдртафизыиeыкейзлекы, еcненоннoйидтрcиени-
Задание к Лабораторной работе №5 "Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека" для групп 21-МР-1 и 21-АТП-1
Открыто: Понедельник. 7 Февраль 2022,00:00 Срок сдачи: Понедельник. 21 Февраль 2022,22:00
Задание к Лабораторной работе №5 'Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека' для групп 21-МР-1 и 21-АТП-1
Видео к Л.Р. №5 Изучение вращательного движения на маятнике Обербека.йосх ' Вопросы и задачи к П.Р№ 5.Изучение законов вращательного движения на маятнике 06ep6eKa.doc * Лабораторный практикум к Л.Р№5.изучение законов вращательного движения на маятнике 06ep6eKa.doc
Презентация. л,Р,№5,изучение законов вращательного движения нз маятнике 0бербека.рр1* 1 Протокол к Л.Р№5.Изучение законов вращательного движения на маятнике 06ep6eKa.doc* ' Экспериментальные данные по Л.Р. № 5.Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека.йосх
Рис.1.Примерзадания к лабораторной работе
менте. Поэтому обязателен и демонстрационный эксперимент, и лабораторные работы. Для чувственного восприятия на занятиях обязательна «работа руками». Лабораторные занятия по физике формируют представления о роли и месте эксперимента в познании, интеллектуальные и практические экспериментальные умения. К интеллектуальным умениям относятся следующие: определение цели эксперимента, подбор приборов, планирование эксперимента, вычисление погрешностей, анализ результатов, оформление отчета. К практическим умениям относятся: работа с экспериментальной установкой, наблюдение, измерение физических величин [5].
Первым из подходов к организации лабораторного практикума в вузе следует упомянуть традиционный, когда лабораторные работы в курсе общей физики выполняются на специальных лабораторных установках в лабораториях вузов по специальным методическим пособиям. В данном случае налицо все возможные достоинства этого подхода: самостоятельное овладение теоретическим материалом при подготовке к работе; контроль понимания материала, осуществляемый преподавателем в индивидуальном порядке при допуске к работе и при ее защи-те,самосто ятельная работа студента «руками», обработка и защита результатов. Также следует отметить высокое научное и методическое качество этих работ, их продуманно сть, нацеленность на приобретение знаний по широкому кругу вопросов. Но в период дистанционной работы, а также с учетом скромного оснащения многих вузо вских лабораторий и явного сокращения кадров становятся очевидны проблемы традиционного подхода к проведению лабораторных работ.
Второй подход к осуществлению лабораторных работ, который в массо-воспопннке был претворен в жизнь в период дистанционной работы, а до этого применялся в отдельных вузах и в основном для заочной формы обучения, можно наовать дистанционным. Авторы статьи применяли этот подход в периоды дистанционной работы. При его реализации на некоторой LSM-платформе, воснимен, Мoodle (e-learning), размещается вся необходимая информация для подготовки к лабораторной работе: теоретический материал, описание работы, пр отокол дл я заполнения и оформления результатов, сборник вопросов для подготовки к защите лабораторной работы, видеоматериалы по теме и процессу выполнения работы, а также экспериментальные данные, снятые преподавателем илиотуоентами, обучавшимися ранее [2; 6].
Во время видеоконференции онлайн преподаватель приводил краткие пояснения по теории и практике выполнения работы, особенностях обработки результатов [7]. После того, как расчеты и графики были выполнены, студенты назмещалн свои протоколы на платформе Moodle (e-learning) [8]. Преподаватель осуществлял проверку, выставлял оценку: «зачтено/незачтено». На следующем вкщеиз анят ии в Zoom, Google Meet, Яндекс Телемост или других студенты защищали работу. Иногда защита проводилась с помощью тестирования с использованием базы вопросов, размещенных на LSM-платформе. Ниже приведен при-оео зеинни я для лабораторной работы.
К достоинствам этого подхода можно отнести возможность продолжения оВниевио, несмотря на недоступность образования в очном формате, широкий охват студентов, использование интерактивных мультимедийных демонстраций длянкмивуз ации учебно-познавательной деятельности студентов, возможность оперативного контроля качества усвоения, а также управляемость процесса по в репени, та к как можно задавать сроки выполнения и их последовательность, осуществляя принудительный тайм-менеджмент [9]. Конечно же, выстраивание системы передачи знаний и поддержание ее функциональности - задача препо-девднелей и вузов, но она неразрешима без активного желания студентов.
При такой организации учебного процесса осуществляется комплексный одход к преподаванию дисциплины, создается многокомпонентный «кейс», целью реализации которого является усвоение базового знания и получение разнообразных компетенций, т. е. достижение баланса между фундаментальными знаниями и прагматическими умениями, что следует отнести к положительным качествам подхода.
К недостаткам такого подхода относятся следующие моменты: не всегда высокое качество Интернета, не всем студентам доступны технические средства - качественные компьютеры, позволяющие отображать учебный материал (многие используют для этого смартфоны). Получается изучение физики на смартфоне! А как выполнять задания? Можно и иногда нужно выполнить задание на листе бумаги, отсканировать (качество фотокопии ниже качества скан-копии), разместить в файле с расширением .doc, docx, .pdf, так как отсылка преподавателю на проверку просто нескольких фото не соответствует общепринятым нормам оформления работ. А выполнить эти манипуляции на смартфоне весьма непросто, так как необходима регистрация на сайте Microsoft. И это только «вершина айсберга», а в глубине скрываются психологические, мотивацион-ные, коммуникативные и другие проблемы.
Также присутствуют проблемы учета индивидуальных особенностей студентов, невозможность или затрудненность контроля самостоятельности выполнения работ, большие трудозатраты преподавателей для создания кон-
тента на платформах LSM и проверки исполнения заданий. И самое главное -выпадает очень важное звено лабораторной работы, а именно - обретение навыка работы с оборудованием и тактильная память, приводящая к запоминанию [10].
Третий подход к проведению лабораторных работ - виртуальный, который предполагает использование в курсе общей физики различных виртуальных лабораторных работ, собранных в целые практикумы [11; 12]. Виртуальные лаборатории - лицензионный программный продукт, обычно приобретаемый учебным заведением для использования на определенных условиях. Пользовательские соглашения содержат ограничения на число инсталляций этого продукта, поэтому данный вид работ может проводиться или в компьютерном классе вуза, или симуляционно во время онлайн-конференций. Внедрение таких практикумов целесообразно, если они имеют преимущество или эффективно дополняют существующие традиционные технологии обучения.
Для вуза такие практикумы привлекательны в материальном отношении. Весь цикл лабораторных работ по всему курсу физики проводится в одном компьютерном классе. Затраты на обслуживание и модернизацию лабораторного оборудования сводятся к поддержанию работоспособности компьютерной техники.
Виртуальные лабораторные работы дают возможность проведения фронтального практикума, когда все студенты выполняют одну и ту же работу, но каждый самостоятельно получает исходные данные. Преподаватель может сделать общую преамбулу, дать пояснение для всей группы. И студенты могут приступать к работе после прослушивания лекции и первоначального освоения материала. При традиционном подходе это невозможно из-за отсутствия большого числа комплектов оборудования, студенты выполняют лабораторные работы из разных частей курса, готовясь самостоятельно.
И ещё один важный плюс виртуальных работ - осуществление практикума по квантовой, атомной и ядерной физике. В традиционной форме это могут организовать лишь незначительное количество учебных заведений. Также надо указать на очень интересный положительный мировоззренческий аспект - ком-пьютерюиролныйлабораторный эксперимент максимальноблизокк современным научным экспериментальным исследованиям в плане технической организации [13; 14].
Хорооиопримером таконого яояеося«Виртуакьнып лабнратории итер-нические симуляторы» SUNSPIRE [15]. Это - «программные средства мультимедийного обучения на основе современных технологий компьютерной графики и имиооцирноозрислонпооо мпделлроваппя». Ороокноенизоанелие - имиоацимн-ное выполнение лабораторных работ, моделирование физических процессов, ма глидоае домонрррацеяорнмципов рибпты осоосСотв, отраРоткь «алыков у прао-ления различным оборудованием [15]. Это полноценный электронный образовательный ресурс на основе компьютерной трехмерной симуляции физических крнмепсок иовоенип, прьдотавтяющиб комплткт руньтимеоийных лаборнит» работ для вузов, так называемый цифровой двойник.
Использование средств компьютерного моделирования и внедрение ин-фонмапиенлых техноеогиИпмфеоуобразовансяявеяотся в на-таиицое вооия трансдисциплинарным направлением. Полезность применения таких виртуальных работ подтверждается психологическими доводами и педагогической прак-тнллб.В cт00фт«трипкl<0мyн0м рбрр«нбян.д«бмaпp« наМлюдиноиса домонн страцией и конкретным действием люди запоминают 50% информации и могут продемонстрировать, применить и выполнить действия. При имитации и выпол-нeиипвeщльнего^смвкя опи за^о^к^^^т й°% иофо^^о и в итогерами рпо-собны разрабатывать, создавать и оценивать действия (рис. 2).
Виртуальные лаборатории и технические симуляторы SUNSPIRE имеют реалистичный визуальный ряд, хорошую степень интерактивности, достаточное
информационно-методическое сопровождение. Явно просматривается серьезный комплексный дидактический подход к разработке продукта. Имеющийся набор работ полностью закрывает потребность курса общей физики. Подробно рассматривается методика оценки погрешностей измерения, построение графиков зависимостей и их аппроксимации.
Однако данный программный продукт имеет и недостатки. Большинство представленных работ с точки зрения физики весьма просты, например, лабораторная работа № 1 «Определение ускорения свободного падения». По содержанию она соответствует школьному курсу физики. Очевидно, что ее основная задача - рассмотреть методику оценки погрешностей измерения. В этой работе делается 25 замеров числа колебаний математического маятника. Обсчитывать такой объем данных вручную довольно долго, но можно это сделать с применением Excel.
В описаниях лабораторных работ не представлены протоколы для отчета по выполнению, поэтому их должен составить преподаватель, создавая таблицу Excel для расчетов или требуя от студентов сделать это самостоятельно. Последнее требование позволяет сформировать у них умения применять информационные технологии. К описанию лабораторной работы приложен небольшой список контрольных вопросов, ответы на которые легко найти в Интернете, поэтому вопросы для активизации мыслительной деятельности студентов должен сформулировать преподаватель.
В рассматриваемом программном продукте имеются проблемы с интерфейсом. Так, невозможно развернуть рабочее поле на весь экран, что иногда сильно затрудняет измерения, например, сложно считать показания микрометра. Поле эксперимента много меньше размера экрана. Это связано с техническими возможностями контента. Для снятия показаний микрометра в данном случае приходится использовать экранную лупу или лупу и камеру смартфона. Впрочем, и этот момент можно направить на развитие информационных компетенций студентов и показать им, что их смартфоны - инструменты, которые можно и полезно использовать для наблюдений и измерений.
Из сказанного выше можно констатировать целесообразность применения данного информационного продуктав силу его дидактическойполноты и цельности, относительной дешевизны и широкого распространения. Но для эффективного использования потребуется на LSM-платформе разместить дополнитель-ныемыодическиемаиетиалы- прото коыкыполнениятайо раеернейработы, вопросы для подготовки к ее защите и тестовые задания.
Надо отметить, что критерием целесообразности применения того или нногови рт уалниого ле^еаоржеео праккикуоа я влядтоядастижениеыаксималь-ной эффективности обучения. Информационные технологии поддерживают и оОлетают во пкинфи о а снскемаоичконни, послед ова-
тельности, доступности, активности, наглядности. Таким образом реализуется возможность индивидуализации обучения, позволяющая перекидывать смысло-аынмостаккмежду эоемантами знзкия, оoеывaдыoroоэккпeииlйeитe. Иожно утверждать, что расширение применения информационных технологий в лабораторном практикуме по физике способствует усвоению знаний и развитию прак-тиое ских и творческ их сп осоКноснеНсоудептов.
Из виртуальных лабораторных практикумов по физике выделяется практикум издательства цифрового контента «Физикон», сервис которого содержит цефроводсеаупсы по всем иpодмeоaжшиpюьноИ прегкаумн [1К;17].Этот виртуальный практикум включает внушительное количество работ, вполне удовлетворяющих вузовскому курсу общей физики. Лабораторные работы эти не очень cоoмннlо,нжпxиaоo р ось ме и нтоpард^нй о н н дко^гают ^^^к^^т^нннмсткы оль-зования. Например, в лабораторных работах «Движение заряженной частицы в электрическом поле» и «Дифракция электронов» преподаватели применили свои методики их проведения [18; 19].
Рис. 2. «Конус обучения» Эдгара Дейла
Безусловно, данное исследование не может охватить всех многочисленных вариаций осуществления виртуальных практикумов по физике, в особенности тех, что были разработаны преподавателями вузов с опорой на имеющееся у них оборудование и их собственный программный продукт [20]. К ним можно отнести разработанную в Санкт-Петербургском государственном университете среду BARSIC. Как правило, подобные разработки не находятся в свободном доступе, поэтому судить об этом продукте можно лишь на основании публикаций [21; 22]. Рассмотрение такого контента остается за рамками нашей статьи.
Еще один подход к проведению лабораторных работ предполагает применение дополненной реальности. Дополненная реальность возникает при дополнении реального мира любыми виртуальными элементами, тогда как виртуальная реальность - при создании полностью виртуального мира. Дополненная реальность - результат введения в поле восприятия любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшении восприятия информации.
В нашем исследовании применение дополненной реальности - это выполнение лабораторных работ с применением смартфонов. Практика проведения лабораторных работ с применением смартфонов достаточно широко распространена во всем мире, но преподаватели ещё только ищут свои подходы для постановки таких работ [23]. Современные смартфоны - девайсы, обладающие большим числом датчиков, применимых для физических измерений. Важно отметить, что для физических измерений разработаны специальные приложения для смартфонов, позволяющие не только проводить измерения, но и анализировать результаты. Эти приложения находятся в свободном доступе, легко скачиваютсФизАРР-ФИогеи GooglePlay. Лучшиеиз HUxPhysics ToolboxSessor Suite (Набор инструмантов для применения сенсоков смртфозор и физеке) и Phyphox - physical phone experiments (физические эксперименты при помощи тмпефера) [2y; Чр]. Мба эеим прилошпекип создуны кап ибптауеунты дло учзбных экспериментов. Идея создания приложения Physics Toolbox Sensor Suite принадлежит К. Виера и Р. Виера - физику и программисту Приложение Phyphox разра-]оуахо дфУШ AcctesUn.versfype^) Вестфальский технический университет Ахена). На рис. 3 показаны некоторые датчики для физических измерений ука-анных выше приложений.
Исходные датчики
ВВ Гироскоп (частота в,.
Ьг ^ Получите исходные дани... Давление
Получите исходные дани,..
^^^Н Магнитометр
Получите исходные данн...
ИЙИ Местоположение (...
ЩЦ Получите примерное мес..
бОс Свет
^^^Н Получите исходные дани...
Ускорение (без д)
Ц Получите исходные данн...
Т Ускорение с д
^^^^ Получите исходные данн...
Акустика
||||н|||| Акустический диап...
Показать записанные ауд..
Амплитуда звука
Рис. 3. Датчики физических измерений Physics Toolbox Sensor Suite и Phyphox
Собранные датчиками данные приложение Physics Toolbox сохраняет в файле формата csv. Этот csv-файл можно переслать на почту и обработать в Excel, построить графики и проанализировать, создав отчет по эксперименту.
ПриложениеРпурпох сопровождается специальным компьютерным сервисом, с помощью которого можно проводить обработку результатов измерений че-ыаы веа-интеффеИо с памощьо люЛого кемпяюьеры я орй жр сятн, что я тылефоо. Phyphox позволяет создавать собственные эксперименты с помощью визуаль-него оерркьыяе эксроримыров. Дыо этлго доутятвчьо выбсат ы дохши и сыослб анализа и отображения.
ДВа пииыожлнсх смеют э ксыеримлняов
олиуыяылнення. Экcсмpрмавтнlcипpовoрвaютсяподоoрвысн ооисснсрмрнс наВтах рриФоырний.Оолкзоьитеси могут зедаьауь вопросыгаря^у^.^Лир-ла^ь> своибот^я^и^е^орл вср эси ^^«^й^^о. в том Pииоeсвиыоo, г^^едставреси на английском языке. Но в настоящее время этот факт не является препятствием к ыонемаосю, яак рек перевод и помущсю лстрсьтоеынйго интыллыкьа, псодоютав-
ляемый в Интернете, вполне релевантен. В частности, Яндекс Браузер позволяет осуществить синхронный перевод видео.
При первом рассмотрении предлагаемые работы кажутся весьма несложными, соответствующими школьному курсу физики. Но их постановка, осуществление и интерпретация требуют хорошей подготовки и глубокого знания физических явлений. Можно судить о наличии определенных трудностей при проведении, например, лабораторной работы по проверке закона Малюса с помощью смартфона и поляризационной пленки. Эту работу проделали студенты второго курса МГУПП. Выяснилось, что невозможно поставить эксперимент без четкого понимания закона, понять необходимость отбора данных, так как датчик наклона фиксирует измерения угла по трем координатам, а в законе интерес представляет только угол, меняющийся в одной плоскости. Осуществление данной работы один из авторов рассматривал в своей работе о методике проведения творческих лабораторных работ [14]. А дальнейшая работа с анализом данных и построением графиков в Excel требует навыков, хоть и не физических, но владения приемами работы в Microsoft Office.
Студенты с энтузиазмом выполняют такие работы, проводят эксперименты с измерениями, цифровую и графическую обработку результатов и даже делают видеоотчеты. Защита работы превращается в живое обсуждение и физической проблемы, и способа проведения эксперимента, студенты задают множество вопросов и делают существенные предложения по улучшению опыта. Вместе с тем следует отметить, что лабораторные работы с помощью смартфона не могут заменить полноценный лабораторный практикум хотя бы потому, что оценка погреш ностей измерения в этом случае затруднительна, а она очень важна для физических измерений.
И еще один существенный момент: при выполнении лабораторных работ и опмощынсмамтфонасиидепоыпооучаюипфаюоки полезного использования смартфона, тем более что каждый день увеличивается число приложений для смартфонов, позволяющих использовать Интернет вещей, контролировать показатели здоровья, ориентироваться в жизни, использовать в работе.
В каком же направлении будет развиваться методика проведения лабораторных работ? В настоящее время как бы ни проводились лабораторные практикумы, это все равно передача знаний от преподавателя - студенту В условиях ускоренного развития искусственного интеллекта можно предположить, что мы стоим на пороге того, что каждому студенту будет предложена индивидуальная траектория образования с отбором именно того контента, который будет необходим в его трудовой деятельности и соответствовать его уровню развития. Следовательно, и отбор лабораторных работ будет производиться из соображений индивидуальных особенностей студентов с помощью искусственного интеллекта.
Таким образом, нами выделены и проанализированы основные подходы к проведению лабораторного практикума по общей физике. Достоинствами традиционного подхода являются самостоятельность студентов и возможность их контроля преподавателем на разных этапах лабораторного практикума, эффективное формирование у студентов практических умений, а недостатком -невозможность при реализации дистанционного обучения. Достоинствами дистанционного подхода являются создание и применение многокомпонентного цифрового кейса, направленного на усвоение студентами базового знания и получение разнообразных компетенций, возможность применения при дистанционном и заочном обучении, а недостатками - несформированность у студентов практических умений и плохая возможность контроля самостоятельности студентов.
Виртуальный подход позволяет сформировать у студентов знания по физике и интеллектуальные умения, в плане технической организации он максимально бл и зок к современным научным экспериментальным исследованиям, позволяет осуществлять физический эксперимент по квантовой, атомной и ядерной физике - все это достоинства подхода. К недостаткам относятся плохая сформи-рованность у студентов умений работы с физическим оборудованием, что объек-тивновозникает вотсутствиире ол ьногофизическо го эксперимента.
Применение дополненной реальности в виде измерительных датчиков смартфонов при проведении лабораторного практикума по общей физике позволяет сформировать у студентов умения измерять физические величины и осуществлять их цифровую и графическую обработку, делать видеоотчеты по лаНоратортий^боте. Приобреиаяозыт исморьиовиния смартфона, студенты начинают применять его в жизни для всевозможных измерений и интерпрета-фЗ вепирин.зывзда уже дсугех- нефдззпепких - измерений. В отсутствии реального физического эксперимента выявляются те же недостатки, что и в низтуаль ном подходе. К достоинствам виртуального подхода и подхода с дополненной реальностью относится высокая эффективность в дистанционном и заочнпмоаунении.
В се основные подходы к проведению лабораторного практикума являются днпознизепуными, неиогртнооностьюзпмечиту дрвг друга. В работе приведены меводические рекомендации по использованию всех названных подходов, полученные из многолетнего опыта проведения лабораторного практикума по общей физззе в технзчос ком в^е.
Библиографический список
1. Ширшова Т. А., Полякова Т. А. Лабораторные работы как средство мотивации и активизации учебной деятельности учащихся. Омский научный вестник. 2015; № 4 (141): 188 - 190.
2. Шурыгин В.Ю., Дерягин А.В., Сахабиев И.А. Реализация лабораторного практикума по физике и смежным дисциплинам в вузе в условиях развития пандемии COVID-19. Балтийский гуманитарный журнал. 2021; Т. 10, № 3 (36): 217 - 220.
3. Белая О.Н., Ковалева Н.И. Опорные конспекты по физике с дополненной реальностью как эффективный образовательный инструмент. Актуальные проблемы довузовской подготовки: сборник трудов конференции. Минск, 2019: 23 - 27. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=39164736
4. Баяндин Д.В. Дидактические аспекты применения интерактивных компьютерных технологий в лабораторном практикуме. Образовательные технологии и общество. 2015; Т. 18, № 3: 511 - 533.
5. Каменецкий С.Е., Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е. и др. Теории и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: учебное пособие. Москва: Издательский центр «Академия», 2000.
6. Постникова Е.И. Демонстрационный физический эксперимент с применением цифровых технологий как средство повышения эффективности обучения физике студентов технического университета: специальность 13.00.02 «Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)». Автореферат диссертации ... кандидата педагогических наук. Екатеринбург, 2009.
7. Шкиль Т.В., Беликова Т.С. Организация лабораторного практикума по физике в дистанционной форме с использованием информационно-цифровых технологий. Инновационные технологии в науке и образовании (конференция «ИТНО 2020»): сборник научных трудов VIII Международной научно-практической конференции с применением дистанционных технологий. Ростов-на-Дону: Общество с ограниченной ответственностью «ДГТУ-ПРИНТ», 2020: 152 - 154.
8. Губский Е.Г Концептуальный подход к организации виртуальных лабораторных работ по физике в системе дистанционного обучения «MOODLE». Энергобезопасность в документах и фактах. 2008; № 5: 51 - 53.
9. Доценко Е.И., Деликатная И.О. Из опыта применения инновационных образовательных технологий на занятиях по физике в вузе. Современные технологии в физико-математическом образовании: сборник трудов II научно-практической конференции. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ 2015: 27 - 32.
10. Портнов Ю.А., Мальшакова И.Л. Организация лабораторных работ в условиях дистанционного обучения. Проблемы современного образования. 2021; № 3: 218 - 226.
11. Богатырева Ю.И., Шахаева Д.В. О применении виртуального лабораторного эксперимента по физике в основной школе. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Гуманитарные науки. 2016; № 7 (228): 191 - 197.
12. Кочергина Н.В., Ломакина Е.В, Машиньян А.А Технология проведения цифровых лабораторных работ по общей физике. Развитие науки и практики в глобально меняющемся мире в условиях рисков: сборник материалов XI Международной научно-практической конференции. Москва, 2022: 16 - 21.
13. Борисов А.В., Журавлева О.Б., Колмогорова Е.В., Крук Б.И. Об организации лабораторного практикума при дистанционном обучении. Открытое и дистанционное образование. 2004; № 1 (13): 24 - 29.
14. Потапова М.В. Методика проведения лабораторных и творческих работ с применением мобильных гаджетов. Концепт. Научно-методический электронный журнал. 2021; № 7: 13 - 30.
15. Виртуальные лаборатории. Available at: https://www.sunspire.ru/
16. Физикон. Available at: https://physicon.ru/
17. Сабирзянов А.А. Использование виртуальных лабораторных работ в дистанционном преподавании физики в период пандемии COVID-19. Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия № 1: Психологические и педагогические науки. 2021; № 2: 166 - 171.
18. Кучеренко Л.В. Опыт использования информационных технологий при обучении физике в техническом вузе. Наука и образование сегодня. 2018; № 2 (25): 45 - 47.
19. Фомичева Е.Е. Виртуальные лабораторные работы в дистанционном обучении физике. Мир науки, культуры, образования. 2022; № 1 (92): 64 - 69.
20. Портнов Ю.А., Мальшакова И.Л. Организация лабораторных работ в условиях дистанционного обучения. Проблемы современного образования. 2021; № 3: 218 - 226.
21. Веселова С.В., Штейн Б.М. Дистанционное обучение: лабораторный практикум по физике. Дома и на природе. Мир науки, культуры, образования. 2017; № 1 (62): 187 - 190.
22. Кузьмин А.А., Симонова М.А., Пермяков А.А. Программно-аппаратное обеспечение дистанционного лабораторного эксперимента. Научно-аналитический журнал Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. 2020; № 4: 193 - 200.
23. Делябр У Смартфоника: научные эксперименты со смартфоном. Перевод с французского П.Ю. Сергеевой. Москва: ДМК-Пресс, 2021.
24. Physics Toolbox Sensor Suite. Available at: https://www.vieyrasoftware.net/
25. Phyphox - physical phone experiments. Available at: https://phyphox.org/
References
1. Shirshova T.A., Polyakova T.A. Laboratornye raboty kak sredstvo motivacii i aktivizacii uchebnoj deyatel'nosti uchaschihsya. Omskijnauchnyj vestnik. 2015; № 4 (141): 188 - 190.
2. Shurygin V.Yu., Deryagin A.V., Sahabiev I.A. Realizaciya laboratornogo praktikuma po fizike i smezhnym disciplinam v vuze v usloviyah razvitiya pandemii COVID-19. Baltijskij gumanitarnyj zhurnal. 2021; T. 10, № 3 (36): 217 - 220.
3. Belaya O.N., Kovaleva N.I. Opornye konspekty po fizike s dopolnennoj real'nost'yu kak 'effektivnyj obrazovatel'nyj instrument. Aktual'nye problemy dovuzovskoj podgotovki: sborniktrudov konferencii. Minsk, 2019: 23 - 27. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=39164736
4. Bayandin D.V. Didakticheskie aspekty primeneniya interaktivnyh komp'yuternyh tehnologij v laboratornom praktikume. Obrazovatel'nye tehnologii i obschestvo. 2015; T. 18, № 3: 511 - 533.
5. Kameneckij S.E., Purysheva N.S., Vazheevskaya N.E. i dr. Teorii i metodika obucheniya fizike v shkole: Obschie voprosy: uchebnoe posobie. Moskva: Izdatel'skij centr «Akademiya», 2000.
6. Postnikova E.I. Demonstracionnyj fizicheskij 'eksperiment s primeneniem cifrovyh tehnologij kak sredstvo povysheniya 'effektivnosti obucheniya fizike studentov tehnicheskogo universiteta: special'nost' 13.00.02 «Teoriya i metodika obucheniya i vospitaniya (po oblastyam i urovnyam obrazovaniya)». Avtoreferat dissertacii ... kandidata pedagogicheskih nauk. Ekaterinburg, 2009.
7. Shkil' T.V., Belikova T.S. Organizaciya laboratornogo praktikuma po fizike v distancionnoj forme s ispol'zovaniem informacionno-cifrovyh tehnologij. Innovacionnye tehnologii v nauke i obrazovanii (konferenciya «ITNO 2020»): sbornik nauchnyh trudov VIII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii s primeneniem distancionnyh tehnologij. Rostov-na-Donu: Obschestvo s ogranichennoj otvetstvennost'yu «dGtU-PRINT», 2020: 152 - 154.
8. Gubskij E.G. Konceptual'nyj podhod k organizacii virtual'nyh laboratornyh rabot po fizike v sisteme distancionnogo obucheniya «MOODLE». 'Energobezopasnost' v dokumentah i faktah. 2008; № 5: 51 - 53.
9. Docenko E.I., Delikatnaya I.O. Iz opyta primeneniya innovacionnyh obrazovatel'nyh tehnologij na zanyatiyah po fizike v vuze. Sovremennye tehnologii v fiziko-matematicheskom obrazovanii: sbornik trudov II nauchno-prakticheskoj konferencii. Chelyabinsk: Izdatel'skij centr YuUrGu, 2015: 27 - 32.
10. Portnov Yu.A., Mal'shakova I.L. Organizaciya laboratornyh rabot v usloviyah distancionnogo obucheniya. Problemy sovremennogo obrazovaniya. 2021; № 3: 218 - 226.
11. Bogatyreva Yu.I., Shahaeva D.V. O primenenii virtual'nogo laboratornogo 'eksperimenta po fizike v osnovnoj shkole. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Gumanitarnye nauki. 2016; № 7 (228): 191 - 197.
12. Kochergina N.V., Lomakina E.V, Mashin'yan A.A Tehnologiya provedeniya cifrovyh laboratornyh rabot po obschej fizike. Razvitie nauki i praktiki v global'no menyayuschemsya mire v usloviyah riskov: sbornik materialov XI Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Moskva, 2022: 16 - 21.
13. Borisov A.V., Zhuravleva O.B., Kolmogorova E.V., Kruk B.I. Ob organizacii laboratornogo praktikuma pri distancionnom obuchenii. Otkrytoe i distancionnoe obrazovanie. 2004; № 1 (13): 24 - 29.
14. Potapova M.V. Metodika provedeniya laboratornyh i tvorcheskih rabot s primeneniem mobil'nyh gadzhetov. Koncept. Nauchno-metodicheskij elektronnyj zhurnal. 2021; № 7: 13 - 30.
15. Virtual'nye laboratorii. Available at: https://www.sunspire.ru/
16. Fizikon. Available at: https://physicon.ru/
17. Sabirzyanov A.A. Ispol'zovanie virtual'nyh laboratornyh rabot v distancionnom prepodavanii fiziki v period pandemii COVID-19. Vestnik Permskogo gosudarstvennogo gumanitarno-pedagogicheskogo universiteta. Seriya № 1: Psihologicheskie i pedagogicheskie nauki. 2021; № 2: 166 - 171.
18. Kucherenko L.V. Opyt ispol'zovaniya informacionnyh tehnologij pri obuchenii fizike v tehnicheskom vuze. Nauka i obrazovanie segodnya. 2018; № 2 (25): 45 - 47.
19. Fomicheva E.E. Virtual'nye laboratornye raboty v distancionnom obuchenii fizike. Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. 2022; № 1 (92): 64 - 69.
20. Portnov Yu.A., Mal'shakova I.L. Organizaciya laboratornyh rabot v usloviyah distancionnogo obucheniya. Problemy sovremennogo obrazovaniya. 2021; № 3: 218 - 226.
21. Veselova S.V., Shtejn B.M. Distancionnoe obuchenie: laboratornyj praktikum po fizike. Doma i na prirode. Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. 2017; № 1 (62): 187 - 190.
22. Kuz'min A.A., Simonova M.A., Permyakov A.A. Programmno-apparatnoe obespechenie distancionnogo laboratornogo 'eksperimenta. Nauchno-analiticheskij zhurnal Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta Gosudarstvennoj protivopozharnoj sluzhby MChS Rossii. 2020; № 4: 193 - 200.
23. Delyabr U. Smartfonika: nauchnye 'eksperimenty so smartfonom. Perevod s francuzskogo P.Yu. Sergeevoj. Moskva: DMK-Press, 2021.
24. Physics Toolbox Sensor Suite. Available at: https://www.vieyrasoftware.net/
25. Phyphox - physical phone experiments. Available at: https://phyphox.org/
Статья поступила в редакцию 01.08.22
