CC BY
68
ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ DIGITAL TRANSFORMATION OF EDUCATION
УДК/UDC 373:53:004.9
DOI 10.54509/22203036_2022_1_34
Антонова Надежда Анатольевна
преподаватель колледжа физической культуры, Уральский государственный университет физической культуры, г. Челябинск
Antonova Nadezhda A.
Teacher of the College of Physical Training, Ural State University of Physical Training, Chelyabinsk
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ФИЗИКЕ В УСЛОВИЯХ ЦИФРОВИЗАЦИИ PRACTICAL WORKS IN PHYSICS IN THE CONDITIONS OF DIGITALIZATION
Введение. Сегодня активно поднимается вопрос о повышении цифровой грамотности населения. В первую очередь это касается обучающихся, у которых запрос на использование SMART-технологий и возможностей интернета в обучении и в повседневной жизни наиболее высок. Обучающиеся, которые развивают цифровую грамотность как неотъемлемую часть своего обучения, более эффективны в учебе, более востребованы при трудоустройстве.
Методология. В статье предлагается анализ цифровой грамотности школьников как набора знаний, умений и навыков, которые необходимы для жизни в современном мире. Приведены примеры безопасного и эффективного использования цифровых технологий и ресурсов интернета в рамках практических работ по физике.
Результаты. В статье рассмотрены практические работы по физики для 7-9-х классов, такие как дополненная реальность, цифровая лаборатория по физике от компании «Научные развлечения», «ГИА-ЛАБОРАТО-РИЯ» и «ФГОС-ЛАБОРАТОРИЯ», электронная форма учеб-
ника (ЭФУ). В частности, показан пример практической работы «Изучение тепловых потерь в доме», предложенной в ЭФУ физики для 8-го класса из УМК А. В. Перыш-кина, по теме «Теплопроводность», проведенной обучающимся в рамках проектной деятельности.
Проанализированы возможности практических работ, предложенных в ЭФУ по физике из УМК А. В. Перышкина, издательство «Экзамен», в частности по теме «Тепловые явления».
Заключение. Результаты исследования показали, что развитие цифровой грамотности положительно влияет на успеваемость учеников, использующих электронную форму учебника для практических работ по предмету «Физика». Бумажный вариант учебника менее практичен и удобен в использовании, чем его электронный аналог.
Introduction. Currently the issue of people's digital literacy is being actively discussed. This is especially true for students who have the highest demand for the use of SMART technologies and Internet resources in training and
in everyday life. Students who develop digital literacy as an integral part of their education are more effective in their studies and meet higher demand in employment.
Methodology. The article presents an analysis of digital literacy of schoolchildren as a set of knowledge, skills and abilities that are necessary for life in the modern world. Examples of safe and effective use of digital technologies and Internet resources in the framework of practical work in physics are given.
Results. We considered examples of practical works in the conditions of digitalization in physics for grades 7-9, such as augmented reality, digital laboratory in physics from the company "Nauchnyye Razvlecheniya", "GIA-LABORATORY" and "FGOS-LABORATORY", the electronic form of the textbook "EFU" In particular, we provide an example of a practical work "The study of heat losses in the house", given in a digital physics book in A. V. Peryshkin's training package for the topic called "Thermal phenomena". The work was conducted by students within the framework of project activities. Moreover, we analyzed the potential of practical works proposed in the EFU in physics from the A. V. Peryshkin training package, "Ekzamen" publishing house, particularly on the subject of "Thermal phenomena".
Conclusion. Our research has shown that the development of digital literacy has a positive effect on students' academic performance, when the electronic form of a practical work textbook on the subject of "Physics" is used. The paper version of the textbook is less practical and convenient to use than its electronic counterpart.
Ключевые слова: цифровизация образования, цифровая грамотность, обучение физике, практические работы,тепловые явления.
Keywords: digitalization of education, digital literacy, teaching physics, practical work, thermal phenomena.
В условиях позиционирования интернета не просто технологией, а средой обитания, источником развития, культуры, порождающей новые формы деятельности, культурные практики, феномены, знания и смыслы, критически важной и неоспоримой необходимостью является «цифровая грамотность». С принятием программы «Цифровая экономика» в августе 2017 г. понятие «цифровая грамотность» вводится особенно активно. Однако темпы компьютеризации и цифровизации достаточно сильно опережают «цифровые умения и навыки» основной массы россиян. И сегодня активно поднимается вопрос о повышении цифровой грамотности населения. В особенности это касается обучающихся, у которых запрос на использования SMART-технологий и возможностей интернета
в обучении и в повседневной жизни наиболее высок [5; 9]. В аспекте умений безопасной работы в интернете и несения ответственности за совершенные действия следует признать достаточно большим «цифровой разрыв» между обучающимися и взрослыми [10]. Цифровая грамотность занимает приоритетное место в перечне базовых навыков, востребованных в XXI в. практически на любой должности. Отмечается, что цифровая грамотность будет столь же востребована, как способность писать и читать [7; 12].
Из доклада Всемирного экономического форума: цифровая грамотность определяется как способность использовать и создавать контент на основе цифровых технологий, включая поиск и обмен информацией, ответы на вопросы, взаимодействие с другими людьми и компьютерное программирование.
В проекте Региональной общественной организации «Центр интернет-технологий», направленный на измерение индекса цифровой грамотности россиян и проведение мероприятий по повышению уровня знаний и компетенций населения в этой области, цифровая грамотность определяется как совокупность знаний и умений, необходимых для безопасного и эффективного использования цифровых технологий и ресурсов интернета. Состоит из цифровой безопасности, цифровых компетенций и цифрового потребления.
Отмечается, что цифровая грамотность признана одной из восьми ключевых компетенций для обучения на протяжении всей жизни. Это уверенное, критическое и творческое использование ИКТ для достижения целей, связанных с работой, трудоустройством, обучением, отдыхом, социальной сферой. Обучающиеся, которые развивают цифровую грамотность как неотъемлемую часть своего обучения, более эффективны в учебе, более востребованы при трудоустройстве, а педагоги, владеющие цифровой информацией, свободно сочетают инновационные педагогические практики, такие как перевернутое обучение, цифровое курирование, технологии мобильного обучения, используют открытые образовательные ресурсы с максимальной пользой [2; 7; 10-13].
Следовательно, цифровизация - это внедрение современных цифровых технологий в различные сферы жизни и производства.
В ходе опытно-экспериментальной работы по выявлению роли цифровой грамотности школьников, мы провели анкетирование обучающихся 8, 9 и 11-х классов в МАОУ «СОШ № 84 г. Челябинска» (в опросе приняли 118 человек). Анализ ответов обучающихся на вопросы анкеты приведен в таблице 1.
Таблица 1
Анализ ответов обучающихся на вопросы анкеты
Вопросы Результат выбора ответа, %
1. Цифровая грамотность - это... Умение правильно набирать текст 4
Совокупность знаний и умений, необходимых для безопасного и эффективного использования цифровых технологий и ресурсов интернета 82
Знания, умения, навыки, необходимые в жизни любого человека 14
2. Есть ли у вас дома компьютер? Да 88
Нет 12
3. Какими навыками Вы обладаете при работе с компьютером? Можете выбрать несколько вариантов Набирать текст 92
Форматировать текст 64
Создавать таблицы 76
Вставлять картинки в текст 88
Работа в Excel 44
Общение в социальных сетях 92
Чтение СМИ, погода 84
Создавать презентации в Power Point 68
Работать с электронной формой учебника 84
Осуществлять поиск информации в интернете 88
Пользоваться электронной почтой 76
Работа в браузере 84
Просмотр фильмов для развлечения, игры 92
Сохранение документов на разные электронные носители 76
4. Как Вы думаете, необходимо ли использовать компьютер на уроках? Да 84
Нет 16
5. Используете ли Вы компьютер на уроке? Да 4
Нет 96
6. Нравятся ли Вам практические работы по физике с использованием электронного учебника? Да 86
Нет 14
Анализируя данные анкетирования обучающихся, мы пришли к следующим выводам: большинство учеников имеют компьютер (88 %); школьники владеют основными компьютерными навыками, такими как: набирать текст (92 %), вставлять картинки в текст (88 %), осуществлять поиск информации в интернете (88 %), общение в социальных сетях - (92 %), просмотр фильмов для развлечения, игры (92 %). Развитие цифровой грамотности положительно влияет на успеваемость учеников, использующих электронную форму учебника для практических работ по предмету «Физика» (86 %).
Практические работы - это один из видов активной самостоятельной работы учащихся, который проводится с применением различных методов, материалов, инструментов, приборов и других средств [8].
Рассмотрим более подробно примеры практических работ в условиях цифровизации по физике для 7-9-х классов (табл. 2).
Электронные учебники входят в перечень рекомендованных Министерством образования РФ, разработаны издательствами «Дрофа», «Русский учебник», «Просвещение», «Экзамен», «Экзамен-Медиа», отвечают новым образовательным стандартам и, более того, являются хорошим дополнением к учебникам на бумажной основе, что расширяет возможности дидактических пособий. На наш взгляд, наиболее удобным и современным является ЭФУ по физике из УМК А. В. Перышкина [6], анализируя его, приходим к следующим выводам:
- во всех параграфах ЭФУ по физике есть интерактивные вкладки с заданиями и большим объемом дополнительной информации;
- тексты - содержат краткую информацию о выдающихся физиках и их научной деятельности, портреты ученых, задания для проектной деятельности, описания приборов и технических устройств, материалы для дополнительного чтения;
Таблица 2
Примеры практических работ по физике в условиях цифровизации
Название
Пример
Электронная форма учебника по физике А. В. Перышкин, «Экзамен»
Лабораторные работы по физике
Дополненная реальность. Физика 8-й класс, В. В. Белага
ГИА - лаборатория 2020
Научные развлечения
Sl .
- изображения - показывают приборы и универсальные установки, их принципы действия, схемы;
- видео демонстрационных опытов, виртуальные лабораторные работы - позволяют изучить все опыты курса, даже если кабинет физики недостаточно хорошо оснащен;
- итоговые работы - готовят к контрольным работам и помогают обобщить пройденный материал. Они включают задания на установление соответствий и вопросы с вводом ответа, эксперименты - дополняют рубрику «Задания и упражнения» в печатных учебниках, можно использовать для групповых опросов (при наличии интерактивной доски) и для самопроверки учеников.
Дополненная реальность - результат введения в поле восприятия любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшения восприятия информации.
На данный момент существует два основных подхода к формированию систем виртуальной реально-
сти. Во-первых, это виртуальная комната, а во-вторых, носимые устройства виртуальной реальности. В первом случае строится специальное помещение, окруженное стереоскопическими экранами, на которые транслируется изображение виртуального мира. Человек помещается в некий аналог кругового стереоскопического кинозала, за пределами которого располагается виртуальный мир.
Основным преимуществом такой системы является возможность нахождения и взаимодействия группы людей в одном виртуальном мире. Все носимые устройства виртуальной реальности лишены этого преимущества. Кроме того, отсутствие дополнительного устройства на голове и неограниченное поле зрения человека, находящегося в виртуальном пространстве, являются неоспоримыми преимуществами систем виртуальных комнат. Неявным преимуществом таких систем является возможность подключения значительных вычислительных ресурсов к таким системам и, следовательно, возможность син-
Таблица 3
Примеры практических работ ЭФУ по физике из УМК А. В. Перышкина при изучении темы «Тепловые явления»
Параграф Практическая работа
§ 1. Тепловые явления Модуль движения атомов и холодного газа
§ 2. Внутренняя энергия Внутренняя энергия вещества
§ 3.Способы изменения внутренней энергии тела Расширение при нагревании и сжатие при охлаждении
§ 4.Теплопроводность Направление передачи тепловой энергии
§ 5. Конвекция Изменение температуры в пробирке с водой при ее нагревании на пламени горелки
§ 6. Излучение Теплообмен излучением,передача энергии излучением
§ 7. Количество теплоты Теплообмен и изменение температуры
§ 8. Удельная теплоемкость Экспериментальное определение удельной теплоемкости
§ 9. Расчет количества теплоты Расчет количества теплоты, сообщенного телу при его нагревании или охлаждении Опыт: смешивание воды при различных температурах
§ 10. Энергия топлива Энергия биомассы в топливе
§ 11. Превращение энергии Закон сохранения и превращения
§ 12. Агрегатное состояние вещества Тепловые движения молекул в различных агрегатных состояниях
§ 13. Плавление и отвердевание Температура плавления и отвердевания кристаллических тел
§ 14. График плавления и отвердевания График плавления и отвердевания кристаллических тел
§ 15.Удельная теплота плавления Теплообмен между водой и льдом
§ 16. Испарение Насыщенный и ненасыщенный пар
§ 17. Поглощение энергии Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара
§ 18. Кипение Различие между испарением и кипением
§ 19. Удельная теплота преобразования Удельная теплота преобразования и конденсация
§ 20. Влажность воздуха Способы определения влажности воздуха
§ 21. Работа газа и пара Работа газа и пара при расширении
§ 22. Двигатель Двигатель внутреннего сгорания
§ 23. Паровая турбина Паровая турбина внутреннего сгорания
§ 24. КПД КПД теплового двигателя. Опыт: взаимосвязь между эффективностью и энергией
Таблица 4
Анализ тепловых потерь в доме
Материал стены Материал теплоизолятора d, см Q, кДж
Железобетон Полистирол 3 4,85
Железобетон Дерево 3 13,8
Пористый кирпич Полистирол 3 4,17
Пористый кирпич Минеральная вата 3 4,32
Газобетон Дерево 3 5,9
Газобетон Минеральная вата 3 3,4
теза изображения виртуального мира с большей степенью реализма, что в конечном счете повышает естественность восприятия виртуальной реальности [4].
В качестве примера рассмотрим цифровую лабораторию по физике от компании «Научные развлечения». В нее входят следующие цифровые датчики: датчик положения (фиксация четырех положений тела); датчик силы; датчик абсолютного давления; датчик угловой скорости; датчик ускорения; датчик температуры; датчик влажности; датчик напряжения; датчик силы тока; датчик напряжения осциллографический с двумя измерительными каналами [3].
В контрольно-измерительных материалах ОГЭ задание 17 - это экспериментальное задание, выполняется обучающимися с использованием настоящего лабораторного оборудования. Указание на необходимость его использования приводится в инструкции перед текстом задания. Каждому обучающемуся выдается комплект оборудования, который составлен на основе типовых наборов для фронтальных работ по физике, а также на основе комплектов оборудования «ГИА-ЛАБОРАТОРИЯ» или «ФГОС-ЛАБОРАТОРИЯ», где собраны все необходимые и достаточные для выполнения задания приборы и материалы [1].
Представим примеры практических работ по теме «Тепловые явления» использовав ЭФУ из УМК А. В. Перышкина [6] (табл. 3).
Приведем пример практической работы «Изучение тепловых потерь в доме», предложенного в ЭФУ физики для 8 класса из УМК А. В. Перышкина по теме «Теплопроводность» проведенного учеником 8 класса в рамках проектной деятельности.
Меняя типы и толщину строительного и изоляционного материалов дома, изучили тепловые потери за месяц (табл. 4). Полагаем, что пол внутри дома хорошо теплоизолирован, и пренебрегаем тепловыми потерями из-за дверей и окон (рис. 1).
Следовательно, чем плотнее материал стены и материал теплоизолятора, тем количество потери тепла за месяц будет больше.
Рис. 1. Модель для изучения тепловых потерь в доме
Обобщая результаты проведенного исследования, мы пришли к следующим выводам.
1. Определили цифровую грамотность как набор знаний, умений и навыков, которые необходимы для жизни в современном мире, для безопасного и эффективного использования цифровых технологий и ресурсов интернета.
2. Определили роль цифровой грамотности школьников, для этого рассмотрели примеры практических работ в условиях цифровизации по физики для 7-9-х классов, такие как дополненная реальность, цифровая лаборатория по физике от компании «Научные развлечения», «ГИА-ЛАБОРАТОРИЯ» или «ФГОС-ЛАБОРАТОРИЯ», электронная форма учебника «ЭФУ».
3. Электронная форма учебника (ЭФУ) - это электронное издание, соответствующее по структуре, содержанию и художественному оформлению печатной форме учебника и содержащее мультимедийные элементы, интерактивные ссылки, расширяющие и дополняющие содержание учебника.
4. Проанализировали возможности практических работ ЭФУ на примере учебника по физике из УМК А. В. Перышкина, издательство «Экзамен», по теме «Тепловые явления». Исследование, проводимое
нами, показало, что развитие цифровой грамотности положительно влияет на успеваемость учеников, использующих электронную форму учебника для практических работ по предмету «Физика» (86 %). Бумажный вариант учебника менее практичен и удобен в использовании, чем его электронный аналог.
5. Привели пример практической работы «Изучение тепловых потерь в доме», установили, что чем плотнее материал стены и материал теплоизолятора, тем количество потери тепла за месяц будет больше.
Таким образом, практические работы в условиях цифровизации способствуют повышению цифровой грамотности школьников.
Литература
1. Антонова Н. А. Роль и место экспериментальных задач и заданий по разделу «Световые явления» курса «Физика» основной школы // Инновационные технологии российского и зарубежного образования / отв. ред. А. Ю. Нагорнова. Ульяновск, 2018. С. 331-346.
2. Бороненко Т. А., Кайсина А. В., Федотова В. С. Развитие цифровой грамотности школьников в условиях создания цифровой образовательной среды // Перспективы науки и образования. 2019. № 2 (38). С. 167-193. DOI: 10.32744/pse.2019.2.14.
3. Гиголов А. И., Поваляев О. А. Возможности оценки экспериментальных умений по физике с использованием цифровых технологий // Педагогические измерения. 2020. № 2. С. 102-108.
4. Григорьев А. С. Дополненная реальность // Актуальные проблемы развития среднего и высшего образования: межвуз. сб. науч. тр. Вып. XVI. Челябинск, 2020. С. 127-133.
5. Педагогические аспекты формирования профессиональной компетенции будущих педагогов в условиях SMART-общества / Т. Н. Лебедева, О. Р. Шефер, Л. С. Носова, А. А. Рузаков. Челябинск, 2020. 351 с.
6. Перышкин А. В. Физика. 8 класс. М., 2019. 271 с.
7. Пешкова Г. Ю., Самарина А. Ю. Цифровая экономика и кадровый потенциал: стратегическая взаимосвязь и перспективы // Образование и наука. 2018. Т. 20, № 10. С. 50-75. DOI: 10.17853/19945639-2018-10-50-75.
8. Практические работы. Российская педагогическая энциклопедия. URL: https://pedagogicheskaya.academic.ru (дата обращения: 15.11.2020).
9. Шефер О. Р., Носова Л. С., Лебедева Т. Н. Современная методология изучения программирования в вузе // Научно-техническая информация. Сер. 1. Организация и методика информационной работы. 2018. № 5. С. 6-12.
10. Connolly N., McGuinness C. Towards digital literacy for the active participation and engagement of young people in a digital world // Young People in a Digitalised World. 2018. Vol. 4. P. 77.
11. Emejulu A., Mcgregor C. Towards a radical digital citizenship in digital education // Critical Studies in Education. 2019. Т. 60, № 1. С. 131-147. DOI: 10.1080/17508487.2016.1234494.
12. Kraineva S. V., Shefer O. R. On the formation of very high competencies in bachelor's degree students using information and communication technologies // Scientific and Technical Information Processing. 2017. Vol. 44, № 2. P. 94-98. DOI: 10.3103/S0147688217020046.
13. Hobbs R., Coiro J. Design features of a professional development program in digital literacy // Journal of Adolescent and Adult Literacy. 2019. Vol. 62(4). P. 401-409. DOI:10.1002/jaal.907.
Refere^es
1. Antonova N. A. Rol' i mesto e'ksperimental'ny'kh zadach i zadanij po razdelu «Svetovy'e yavleniya» kursa «Fizika» osnovnoj shkoly' [The role and place of experimental tasks and assignments in the section "Light phenomena" of the course "Physics" of the basic school]. Innovative technologies of the Russian and Foreign Education. Ed. A. Yu. Nagornova. Ulyanovsk, 2018, pp. 331-346. (In Russian).
2. Boronenko T. A., Kaisina A. V., Fedotova V. S. Razvitie czifro-vojgramotnosti shkol'nikov v usloviyakh sozdaniya czifro-vojobrazovatel'noj sredy' [Development of digital literacy of schoolchildren in the creation of digital educational environment]. Perspectives of Science and Education, 2019, no. 2 (38), pp. 167-193. DOI: 10.32744/pse.2019.2.14. (In Russian).
3. Gigolov A. I., Povalyaev O. A. Vozmozhnosti oczenki e'ksperimental'ny'kh umenij po fizike s ispol'zovaniem czifrovy'kh tekhnologij [Opportunities for assessing experimental skills in physics using digital technology]. Pedagogical Measurements, 2020, no. 2, pp. 102-108. (In Russian).
4. Grigoriev A. S. Dopolnennaya real'nost' [Augmented reality]. Actual problems of development of secondary and higher education: interuniversity collection of scientific works. Vol. XVI. Chelyabinsk, 2020, pp. 127-133. (In Russian).
5. Lebedeva T. N., Schaefer O. R., Nosova L. S., Ruzakov A. A. Peda-gogicheskie aspekty' formirovaniya professional'noj kompetenc-zii budushhikh pedagogov v usloviyakh SMART-obshhestva [Pedagogical aspects of forming professional competence of future teachers in the conditions of SMART-society]. Chelyabinsk, 2020, 351 p. (In Russian).
6. Peryshkin A. V. Fizika. 8 klass [Physics. 8 grade]. Moscow, 2019, 271 p. (In Russian).
7. Peshkova G. Yu., Samarina A. Yu. Czifrovaya e'konomika i kadrovy'j potenczial: strategicheskaya vzaimosvyaz' i perspektivy' [Digital economy and personnel potential: strategic relationship and prospects]. The Education and Science Journal, 2018, vol. 20, no. 10, pp. 50-75. DOI: 10.17853/19945639-2018-10-50-75. (In Russian).
8. Prakticheskie raboty'. Rossijskaya pedagogicheskaya e'ncziklopediya. [Practical works. Russian pedagogical encyclopedia]. Available at: https://pedagogicheskaya.academic.ru (accessed 15.11.2020). (In Russian).
9. Shefer O. R., Nosova L. S., Lebedeva T. N. Sovremennaya metodologiya izucheniya programmirovaniya v vuze [Modern methodology of studying programming in higher education]. Scientific and Technical Information. Ser. 1. Organization and methodology of information work, 2018, no. 5, pp. 6-12. (In Russian).
10. Connolly N., McGuinness C. Towards digital literacy for the active participation and engagement of young people in a digital world. Young People in a Digitalised World, 2018, vol. 4, pp. 77.
11. Emejulu A., Mcgregor C. Towards a radical digital citizenship in digital education. Critical Studies in Education, 2019, vol. 60, no. 1, pp. 131-147. DOI: 10.1080/17508487.2016.1234494. (In English).
12. Kraineva S. V., Shefer O. R. On the formation of very high competencies in bachelor's degree students using information and communication technologies. Scientific and Technical Information Processing, 2017, vol. 44, no. 2, pp. 94-98. DOI: 10.3103/ S0147688217020046. (In English).
13. Hobbs R., Coiro J. Design features of a professional development program in digital literacy. Journal of Adolescent and Adult Literacy, 2019, vol. 62 (4), pp. 401-409. DOI:10.1002/jaal.907. (In English).
