CC BY
31
DOI 10.25588/CSPU.2021.161.1.009
УДК 372.853 ББК 74.489
Т. В. Никитина
ORCID № 0000-0003-0334-766X Кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики и методики обучения физике, Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Челябинск, Российская Федерация.
E-mail: nikitinatv@cspu.ru
ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ УЧЕБНОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФИЗИКЕ
Аннотация
Введение. Анализ процессов цифровой трансформации в физическом образовании является одной из наиболее актуальных и противоречивых проблем, стоящих перед учёными-методистами. В статье рассмотрена цифровая трансформация умений проводить измерения в условиях учебной экспериментальной деятельности обучающихся. Раскрыта роль критического мышления в осуществлении познавательных и оценочных действий в процессе проведения физического эксперимента с использованием цифровой лаборатории.
Материалы и методы. Для решения поставленной проблемы используется анализ нормативных документов, аналитических отчетов, систематизируются и обобщаются данные, полученные другими учеными-исследователями по данной проблематике. Инструментарий педагогического эксперимента разработан с опорой на классификацию учебных умений, предложенную А. В. Усовой.
Результаты. Автором разработан и внедрён цифровой лабораторный практикум как средство оптимизации цифровой трансформации процесса обучения физике. Апробация этого прак-| тикума на занятиях с будущими учителями физики (бакалавры, ма-| гистранты) убедила в результативности разработанной методики
^ формирования измерительных умений на основе цифровой трансов
е-; формации учебной экспериментальной деятельности.
Обсуждение. Опираясь на данные педагогического эксперимента, к эффективным педагогическим условиям цифровой трансформации учебной экспериментальной деятельности по физике в педвузе следует отнести:
1) наличие в учебном плане лабораторного практикума по физике на цифровом оборудовании;
2) цифровую грамотность студентов;
3) наличие у студентов мотивации к использованию цифровой физической лаборатории в учебном процессе.
Выполнение данных условий обеспечивается комплексом учебно-методических средств:
1) учебно-методические материалы для лабораторного практикума, включающие требования и образец к оформлению отчета о выполнении физического эксперимента на цифровом оборудовании ^ на основе логического анализа экспериментальных данных; |
2) поэтапное повышение степени самостоятельности обучае- §
'а
мых при выполнении лабораторных работ с использованием цифро- с
а
а
вого оборудования;
3) выполнение лабораторных работ в соответствии с обобщён- -и
§
ными планами деятельности (план проведения эксперимента, наблю-
у б
дения, выполнения измерения с помощью цифрового датчика и др.). §
Й Щ
с
а и
Заключение. Цифровая трансформация учебной экспериментальной деятельности предполагает необходимость:
1) обновления материально-технической базы учебного физического эксперимента с целью развития цифровой грамотности обучаемых;
л н
л
ж о Й е
2) формирование комплекса практических умений по ис- §
пользованию цифровой лаборатории для проведения учебного физического эксперимента;
3) развития критического мышления обучаемых для выпол- § нения емкого и информативного отчета о результатах учебной дея-
к
тельности. е
о
Ключевые слова: цифровая трансформация учебной экспериментальной деятельности; цифровая лаборатория по физике; учебный физический эксперимент; экспериментальные умения; средства цифровой трансформации учебного физического эксперимента; цифровая грамотность учителя физики; критическое мышление. Основные положения:
- в условиях цифровой трансформации образования экспериментальную подготовку будущего учителя физики необходимо осуществлять не только для очного обучения, но и для дистанционного;
- систематизация и классификация средств цифровой трансформации учебного физического эксперимента, осуществленная в соответствии с уровнями физического образования (общее, дополнительное) и с моделью обучения физике (очное, дистанционное), способствует выстраиванию эффективной программы развития экспериментальных умений будущего учителя физики;
- цифровая трансформация учебной экспериментальной деятельности оказывает влияние на содержание практических умений обучаемых;
- критическое мышление как мысленный способ освоения совокупности познавательных и оценочных умений при выполнении учебного физического эксперимента проявляется в освоенных действиях по формулированию аргументированного, краткого и информативного вывода.
1 Введение (Introduction)
Процессы цифровизации образования в современных условиях подготовки будущих учителей приобретают особую значимость и актуальность. Они обусловлены двумя факторами. С одной стороны, использование цифровых образовательных технологий активизирует учебно-познавательную деятельность обучаемых. С
| другой стороны, процесс цифровой трансформации учебной дея-£
§ тельности раскрывает новые возможности для организации инди-
^ видуализированного «удалённого» обучения (например, в экстрен-
^ ных ситуациях).
а
Подготовка будущего учителя физики предполагает освоение обучаемыми экспериментальных умений демонстрировать явления, проверять закономерные связи между физическими величинами с помощью специально подобранного оборудования: традиционного и цифрового. Экспериментальная деятельность в процессе обучения физике в школе, с одной стороны, носит обязательный характер, что проявляется в фиксации ключевых лабораторных работ в образовательных программах в соответствии с требованиями ФГОС [1]. Подготовку учителя физики для такой профессиональной деятельности на уровне общего образования можно назвать традиционной. С другой стороны, для удовлетворения образовательных потребностей школьников, проявляющих познавательный интерес к физике, высокую мотивацию и способности в области экспериментальной физики, необходима специальная
подготовка учителя физики для организации дополнительного фи- ^
№
зического образования (внеурочная деятельность, школьные круж- §
ч
ки и объединения естественнонаучного, физико-технического, ин-
и
р
а
нс
женерно-технологического профилей). &
р
а
-к и
So
Экспериментальную подготовку будущего учителя физики необходимо осуществлять не только для очного обучения, но и для дистанционного, учитывая перспективность этого направления | обучения физике. Это направление можно эффективно осуществлять на основе цифровой трансформации экспериментальной учебной деятельности обучающихся. Раскроем содержательные и про-
н
о
Й
э к
с п е р
име
цессуальные компоненты этой деятельности, ориентируясь на н
аль
о* н
материально-техническую базу учебного эксперимента и этапы экспериментальной деятельности обучаемого. Й
2 Материалы и методы (Materials and methods)
Для осуществления вышеизложенного необходимо по-новому проектировать предметное содержание экспериментальной подготовки будущего учителя физики. Актуальными средствами о для цифровой трансформации системы учебного физического эксперимента могут служить: цифровые лаборатории; виртуальные
физические конструкторы; специальные мобильные приложения; готовые виртуальные 2D модели (компьютерные анимации); интерактивные трехмерные лабораторные эксперименты с применением технологий виртуальной реальности "УК дополненной реальности AR, смешанной реальности МК эксперимент с удаленным доступом к учебному оборудованию [2; 3; 4].
Названные средства учебной экспериментальной деятельности можно систематизировать и классифицировать по следующим основаниям: по уровням физического образования (общее, дополнительное) в соответствии с и моделью обучения физике (очное, дистанционное) (рисунок 1).
а
н
и £
ки £
сц
Рисунок 1 — Классификация средств цифровой трансформации учебного физического эксперимента Figure 1 — Classification of means of digital transformation of educational physical experiment
§ £
aj
Анализ приведенных на рисунке 1 средств цифровой трансформации учебного физического эксперимента применительно к системе физического образования убеждает в том, что между уровнями и моделями обучения физике существуют не только связи, но и различия. Именно наличие их доказывает, что реализация процесса цифровой трансформации учебного физического эксперимента требует специальной подготовки учителя физики (бакалавра, магистранта), ориентированной на материально-техническую базу учебного эксперимента.
Эту подготовку можно осуществлять в форме специально разработанного курса, содержательно структурированного в соответствии с модулями, изучение которых посвящено использованию отдельного типа оборудования (цифровой лаборатории, виртуального физического конструктора и др.). В данной статье приведен анализ исследования подготовки будущего учителя к использованию цифровой лаборатории в учебном физическом эксперименте. Сопоставительный анализ содержания видов деятельности при проведении учебного физического эксперимента на традиционном и цифровом оборудовании показал, что цифровая трансформация учебной экспериментальной деятельности оказывает влияние на содержание практических умений обучаемых, а именно, значительно увеличивается доля практических действий, связанных с использованием программного обеспечения цифровой лаборатории (Таблица 1).
Таблица 1 — Сопоставительный анализ содержания практических умений обучающихся в процессе использования традиционного и цифрового оборудования
Table 1 — Comparative analysis of the content of practical skills of students in the process of using traditional
§ and digital equipment
Таблица 1 Table 1
Традиционный эксперимент Цифровой эксперимент (датчики)
Умение определять назначение прибора по его внешнему виду Умение определять назначение датчика по его внешнему виду, выделять чувствительный элемент датчика, определять условия и способы воздействия на него
Умение определять пределы измерения по шкале Умение определять пределы измерения по маркировке датчика, по паспорту цифровой лаборатории, с помощью поиска на сайте производителя и др.
Умение определять цену деления прибора Умение определять частоту опроса датчика, заданную по умолчанию (ось Х), устанавливать нужную частоту опроса. Умение определять масштаб по оси У, заданный по умолчанию, устанавливать нужный масштаб
Умение определять начало отсчёта Умение фиксировать значение физической величины при отсутствии внешнего воздействия (может отличаться от 0)
Умение считывать значение по отклонению стрелки прибора Умение определять значение по осциллограмме физической величины (усредненное, максимальное либо минимальное значение в зависимости от логики выполнения конкретного эксперимента и др.). Умение выбирать интервал значений на осциллограмме при наступлении события, когда исследуемое явление воздействует на датчик.
Умение кодировать экспериментальные данные в тетради (словесное описание, таблицы, графики) и (или) в форме видео-, фотосъемки Умение выделять скриншоты тех участков осциллограммы, которые соответствуют моменту воздействия на датчик исследуемого явления. Умение экспортировать экспериментальные данные в табличный редактор и работать в нем (редактировать данные, строить графики, выполнять расчёты). Умение оформлять результаты эксперимента в текстовом редакторе
а
н
и т
ки £
сц
Рассмотрим условия, которые необходимы для успешной реализации цифровой трансформации учебной экспериментальной деятельности обучаемых. В качестве одного из условий выделим цифровую грамотность педагога. Исследователи Аналитического центра НАФИ [5] утверждают, что значительная часть (две трети) учителей и преподавателей имеют достаточно знаний, навыков и следуют верным установкам при использовании цифровых технологий в учебном процессе. Тем не менее, существует необходимость «развития у педагогов знаний в области современной компьютерной техники и программного обеспечения, навыков использования современных технологий (гаджетов и приложений)».
Данная группа исследователей выделила несколько подходов к определению цифровой грамотности педагогов. Наиболее подходящим для конкретизации умений применять цифровое оборудование для проведения физического эксперимента является подход, предложенный группой специалистов в рамках Саммита G20 (2017 г.) [5; 6]. В свете этого подхода можно утверждать, что при работе с цифровой лабораторией у будущего учителя физики необходимо развивать «компьютерную грамотность» (один из 5 компонентов цифровой грамотности, выделенный в рассматриваемом подходе). Этот компонент следует конкретизировать через принятые данными исследователями-разработчиками аспекты — когнитивный (знания), технический (навыки) и этический (установки):
- знания: понимание технических составляющих цифровой лаборатории и принципов их взаимодействия с компьютером;
- навыки: лёгкость в использовании цифровых датчиков и программного обеспечения к ним;
- установки: понимание роли и места цифровой лаборатории в учебном процессе по физике.
Эффективное использование новых цифровых инструментов в образовательной практике возможно лишь за счёт создания моти-вационной основы использования учителем цифровых средств в экспериментальной деятельности учащихся. Развитие мотивации
будет связано с уровнями изменения педагогической практики, благодаря использованию новых цифровых инструментов [7]:
1) замещение: традиционный инструмент замещается новым, не затрагивается его функциональность;
2) улучшение: традиционный инструмент замещается новым, улучшается его функциональность;
3) изменение: традиционный инструмент замещается новым, расширяется его функциональность;
4) преобразование: традиционный инструмент замещается новым, преобразуется его функциональность. Наличие у будущего учителя физики мотивации к использованию цифровых средств для проведения учебного физического эксперимента является важным условием успешной реализации процесса цифровой трансформации учебной экспериментальной деятельности как в школе, так и в педвузе.
Педагогический эксперимент по проверке результатов формирования измерительных умений включал два этапа: констатиру- | ющий и обучающий. В ходе первого этапа исследования, руководствуясь идеями А. В. ментальных умений:
- познаватель
- практические: измерение, вычисление, работа с графиками;
3
о
№ §
О
1
а
вуясь идеями А. В. Усовой [8], выявлены составляющие экспери- К
^
л
- познавательные: наблюдение, опыт, работа с литературой; ж1
Й Щ
а
оценочные: умения осуществлять оценку достоверности ^
к
статистических данных, результатов практических работ. В группу оценочных действий отнесем также умение осуществлять самоконтроль за выполнением действий и операций при выполнении тех или иных видов учебной деятельности.
3 Результаты (Results)
В ходе констатирующего эксперимента было проверено, какие виды экспериментальных умений сформированы у студентов. О На лабораторном занятии студентам было предложено задание сле- К дующего содержания:
Выполнить учебное исследование по изучению действия силы трения на покоящееся тело. Использовать грузы известной массы, датчик силы, динамометр.
Выполнить не менее трех опытов по установлению зависимостей:
а) силы трения покоя от массы тела;
б) силы трения покоя от угла наклона поверхности.
Провести данные опыты с помощью динамометра,
затем с использованием датчика силы. Результаты опытов с использованием датчика силы представить на листе А4 в виде инфографики, включив скриншоты графиков зависимости силы трения от массы, значения силы трения, коэффициента трения, рассчитанные теоретически и полученные экспериментально, выводы.
Результаты проведенного исследования показали, что сфор-мированность практических умений на достаточном уровне в процессе использования традиционного оборудования (опыты с динамометром) составила 94 %. Овладение студентами экспериментальными умениями на достаточном уровне с использованием цифрового оборудования (датчик силы) соответствовало 14 %.
Проверка показала, что практические умения, связанные со сборкой экспериментальной установки и проведением физического эксперимента сформированы у студентов на достаточном уровне по сравнению, например, с познавательными и оценочными умениями. Если практическими умениями овладели 83 % респондентов из числа опрошенных, то познавательными — 33 %, а оценочными — 22 % (рисунок 2).
а
н
и т
§ £
сц
Количество студентов
е ы ю о Оценочные 22 %
н
ь л а К <и
т н е м и р р Практические 83 %
о « к
е п с к Э К <и S Познавательные 33 %
и
Рисунок 2 — Сформированность экспериментальных умений обучаемых на достаточном уровне (на традиционном оборудовании) Figure 2 — Formation of experimental skills of trainees at a sufficient level (on traditional equipment)
Эти данные приведены для случая использования традиционного оборудования. При использовании цифрового оборудования о
а
соотношение между достаточным уровнем сформированности прак- § тических, познавательных и оценочных умений оказалось таким же; практические умения на достаточном уровне сформированы у 14 % студентов. Полученные данные, их анализ потребовал соотнести экспериментальные действия с мыслительными. Изученная литература убедила в том, что западающие» экспериментальные умения (познавательные и оценочные) могут быть отнесены в отдельную группу мыслительных действий (умений), которую в научно-педагогической литературе называют критическим мышлением.
Феномен «критическое мышление» широко обсуждается научно-педагогическим сообществом в связи с процессами цифровой трансформации образования. В терминологическом аппарате педагогических исследований по проблеме критического мышления авторы обращают внимание на тот факт, что значения этих терминов «пересекаются» [9; 10; 11]. Неотъемлемой частью критического мышления является рефлексия [12]. А. Ю. Уваров отмечает важность развития критического мышления в условиях применения исследовательского подхода к обучению естественным наукам,
в том числе физике. Нельзя не согласиться с ним в том, что критическое мышление повышает качество принятия решений обучаемыми за счет контролируемого сознанием систематического рассмотрения контекста, имеющихся аргументов, исходных понятий и способов принятия решений [13]. Важно отметить, что критическое мышление как компонент компетентностной модели подготовки бакалавра, магистранта педагогического образования представлен в современных стандартах. В качестве рабочего примем определение, принятое в федеральном стандарте бакалавриата и магистратуры: критическое мышление — способность осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач [14; 15].
В качестве средств развития критического мышления исследователи предлагают включать в вузовское образование специальные курсы по отработке его методологических аспектов (аргументаций, доказательств, опровержений), используя классические приёмы (диспут, рецензирование и оппонирование) [12]. Педагоги утверждают, и с этим стоит согласиться, что разработать специальный курс, целью которого было бы только формирование критического мышления, просто невозможно. Мы разделяем эту позицию, потому что она объективна. Учитывая многоаспектность требований современных стандартов, любой учебный курс может решать совокупность задач, способствующих развитию критического мышления у обучаемых. Лабораторный практикум по физике развивает не только критическое мышление магистрантов (УК-1), но и формирует другие универсальные (УК-6, УК-2) и общепрофессиональные (ОПК-2, ОПК-3, ОПК-8) компетенции магистранта по профилю подготовки «Физико-математическое образование» [15].
Критическое мышление как мысленный способ освоения
а
ин совокупности познавательных и оценочных умений при выполнении учебного физического эксперимента проявляется в освоенных действиях по формулированию аргументированного, краткого и информативного вывода. В условиях цифровой трансформации это
ки £
сц
достигается на основе выводов по результатам учебного физического эксперимента на цифровом оборудовании, который выполняется обучаемыми и предъявляется преподавателю в электронном виде. В этом случае вывод должен соответствовать как содержательным требованиям (логичность, последовательность и др.), так и техническим требованиям (ограничение физического размера отчета, относительно небольшой размер файла).
4 Обсуждение (Discussion)
Для обучающего эксперимента были определены педагогические условия успешной реализации процесса цифровой трансформации учебной экспериментальной деятельности:
1) наличие в учебном плане лабораторного практикума по физике на цифровом оборудовании;
2) цифровая грамотность студентов;
физической лаборатории в учебном процессе.
Для реализации педагогических условий был разработан и
1) учебно-методические материалы для лабораторного практикума, включающие требования и образец к оформлению отчета о выполнении физического эксперимента на цифровом оборудовании на
-É4
3) наличие у студентов мотивации к использованию цифровой О
р а
нс
применен комплекс учебно-методических средств: &
орма а
-к и
¡о у
ч е
о
основе логического анализа экспериментальных данных;
кс п
е р и
2) поэтапное повышение степени самостоятельности обучаемых при выполнении лабораторных работ с использованием цифрового оборудования; нт
3) выполнение лабораторных работ в соответствии с обобщёнными планами деятельности (план проведения эксперимента, наблюдения, выполнения измерения с помощью цифрового датчика и др.).
Целевой компонент второго этапа педагогического эксперимента (обучающего) по проверке результативности подготовки студентов к проведению физического эксперимента с использованием по цифровой лаборатории на основе выявленных педагогических условий и комплекса учебно-методических средств позволил сформулиро-
о
вать гипотезу и задачи. Гипотеза эксперимента сформулирована в форме предположения: если выявленные педагогические условия положительно влияют на процесс формирования у студентов экспериментальных умений, то это может свидетельствовать об их достаточности для успешной реализации цифровой трансформации учебной экспериментальной деятельности студентов. Проверка выше сформулированной гипотезы предусматривала решение следующих задач:
1) определение валидного диагностического аппарата, обеспечивающего реализацию исследования (выбор диагностических критериев, показателей, индикаторов, уровней достижений; заданий для их проверки;
2) выбор методик оценивания результативности образовательной среды по формированию экспериментальных умений в процессе использования цифрового оборудования.
В качестве одного из диагностических критериев по проверке гипотезы педагогического эксперимента выбран критерий — развитие критического мышления обучаемых. Показателями его сформи-рованности служат экспериментальные умения — познавательные, практически, оценочные (А. В. Усова), уровни достижений — низкий (репродуктивный), достаточный (продуктивный), повышенный (поисковый) [16]. Количественной шкалой оценивания результатов сфор-мированности разноуровневых экспериментальных умений служит любая шкала, кратная 10 баллам. Нами выбрана 12-бальная шкала: если использовать ряд четных чисел 2:4:6, то умения, сформированные на низком уровне, можно оценить в 2 балла, на достаточном — в 4 балла; на повышенном — в 6 баллов.
Приведем содержание задания, выполнение которого требует от респондента сформированных умений — познавательных и практических оценочных (Таблица 2).
Таблица 2 - Пример задания для проверки сформированности познавательных, практических и оценочных умений при работе ^ на цифровом оборудовании
Table 2 — An example of a task to check the formation of cognitive, practical and evaluative skills when working on digital equipment
Содержание задания
Выполнить учебное исследование, по изучению процесса разрядки конденсатора. Проделать не менее трех опытов по установлению зависимостей: а) времени разрядки конденсатора от ёмкости т (С); б) времени разрядки конденсатора от сопротивления т (Я).
Для проведения опытов использовать электрическую схему (включающую конденсатор, резистор, све-тодиод) и датчик освещенности.
Результаты представить на листе А4 в виде инфо-графики (скриншоты графиков разрядки конденсатора, значения времени разрядки, рассчитанные теоретически и полученные экспериментально, вывод).
Вид умения
Познавательные умения
Практические умения
Оценочные умения
Для оценивания разноуровневых заданий с целью проверки сформированности экспериментальных умений использовалась методика пооперационного анализа. Уровень цифровой грамотности в контрольных и экспериментальных группах примерно одинаковый. Студенты как контрольной, так и экспериментальной групп ранее не выполняли лабораторных работ на цифровом оборудовании (Таблица 3).
Таблица 3 — Результаты обучающего эксперимента по проверке сформированности экспериментальных умений на основе освоенных действий
Table 3 — Results of a training experiment to check the formation of experimental skills based on mastered Actions
-É4
о
№ §
a ж
о ^
a
a к S
So
V Л л
ж
о Kl w
о
ж
§
3 §
§
ж
S §
о* ж
о
K
д
§
So
Ж о
о S
S
ж о
s §
Таблица 3 Table 3
Группа Общее количество студентов Показатель Количество студентов
Низкий уровень Средний уровень Достаточный уровень
абс. % абс. % абс. %
КГ Проводился лабораторный практикум на цифровом оборудовании без использования разработанных учебно-методических средств 20 Познавательные умения 5 25 11 55 4 20
Практические умения 7 35 12 60 1 5
Оценочные умения 7 35 11 55 2 10
1-ЭГ На лабораторном практикуме осуществлялось поэтапное увеличение самостоятельности студентов 19 Познавательные умения 0 0 7 37 12 63
Практические умения 0 0 5 26 14 74
Оценочные умения 1 5 4 21 14 74
2-ЭГ На лабораторном практикуме осуществлялось формирование обобщённых способов деятельности 18 Познавательные умения 1 6 5 28 12 67
Практические умения 1 6 7 39 10 56
Оценочные умения 2 11 2 11 14 78
5 Заключение (Conclusion)
Результаты педагогического эксперимента убедили в эффективности выделенных педагогических условий и разработанных учебно-методических средств, так как в экспериментальных группах значительно повысился уровень сформированности познавательных и оценочных умений при проведении цифрового физического эксперимента. Практические умения (умения использовать датчики для измерений, работать с программным обеспечением для осуществления математической обработки результатов) в среднем по экспериментальным группам сформированы на достаточном уровне по сравнению с контрольной группой.
Таким образом, в статье обосновано, что цифровая трансформация учебной экспериментальной деятельности предполагает необходимость:
тельности.
£
1) обновления материально-технической базы учебного фи- ^
ро
зического эксперимента с целью развития цифровой грамотности а обучаемых;
ра
2) формирование комплекса практических умений по ис- нс пользованию цифровой лаборатории для проведения учебного фи- о
рма
зического эксперимента; Л
3) развития критического мышления обучаемых для выпол- у
че
нения емкого и информативного отчета о результатах учебной дея- н
о
Й кс
В настоящем исследовании рассмотрено использование а
р
и
цифровых лабораторий в учебном процессе по физике. Подробного анализа и исследования требует и работа обучаемых по созданию и исследованию виртуальных моделей физических процессов и явлений в учебных инструментальных средах. Дальнейшее развитие материально-технической базы учебного физического эксперимента сделает возможным педагогические исследования по таким направлениям, как «интерактивные демонстрации и эксперименты с применением технологий виртуальной реальности "УЮ, дополнен- о ной реальности AR, смешанной реальности МЮ», «эксперимент с удаленным доступом к учебному оборудованию».
о
Библиографический список
1. Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения. Основная школа / сост. Е. С. Савинов. М. : Просвещение. 2011. -454 p. ISBN 978-5-09-019043-5.
2. Оспенникова Е. В., Антонова Д. А., Спирин Е. В. Цифровая трансформация системы образования. Проектирование ресурсов для современной цифровой учебной среды как одно из ее основных направлений // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. 2018. Вып. 14. С. 5-37. (Информационные компьютерные технологии в образовании).
3. Гиголо А. И., Поваляев О. А. Возможности оценки экспериментальных умений по физике с использованием цифровых технологий // Педагогические измерения. 2020. № 2. С. 102-108.
4. Бражников М. А. Анализ возможностей включения цифровых компе-тентностей в предметные результаты обучения по физике // Педагогические измерения. 2020. № 2. С. 109-117.
5. Цифровая грамотность российских педагогов. Готовность к использованию цифровых технологий в учебном процессе / Т. А. Аймалетдинов [и др.]. Москва : Аналитический центр «НАФИ», 2019. - 84 с. - ISBN 978-5-9909956-5-9.
6. Krish Chetty, Liu Qigui, Nozibele Gcora, Jaya Josie, Li Wenwei & Chen Fang (2018), "Bridging the Digital Divide: Measuring Digital Literacy", Economics [Electronic], no. 12 (2018-23), pp. 1-20: DOI: 10.5018/economics-ejournal.ja.2018 -23.
7. Трудности и перспективы цифровой трансформации образования : коллективная монография / под редакцией А. Ю. Уварова, И. Д. Фрумина. М. : Издательский дом Высшей школы экономики, 2019. - 344 с.
8. Усова А. В. Психолого-дидактические основы формирования у учащихся научных понятий. Челябинск : учебное пособие к спецкурсу. Челябинск : Издательство ЧГПИ, 1986 г. - 88 с.
9. Клустер Д. Что такое критическое мышление? // Критическое мышление и новые виды грамотности. М. : ЦГЛ, 2005. С. 5-13.
10. Седюкевич О. П., Седюкевич Н. Л. Формирование критического мышления обучающихся в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин // Информационно-коммуникационные технологии в педагогическом образовании. 2020, № 1 (64). С. 142-144.
11. Турчевская Б. К. Критическое мышление как образовательная технология // Проблемы высшего образования, 2016. № 1. С. 81-84.
12. Семенова О. М. Содержание понятия «критическое мышление учителя» // Поволжский педагогический вестник. 2018. Т. 6. № 3 (20). С. 70-76.
а 13. Уваров А. Ю. Исследовательский подход в обучении естественным
s наукам за рубежом // Исследовательская деятельность учащихся в современном
g образовательном пространстве : сборник докладов IX Международной научно-практической конференции, 08-10 февраля 2018 года / под ред. А. С. Обухова. М. : и; Межрегиональное общественное движение творческих педагогов «Исследова-^ тель», 2018. Том 1. С. 34-54.
14. Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования — бакалавриат по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) : приказ Минобрнауки Рос. Федерации от 22 февраля.2018 г. № 125 с приложением : за-рег. в Минюсте Рос. Федерации 15 марта 2018 г. № 50358. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
15. Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования — магистратура по направлению подготовки 44.04.01 Педагогическое образование: приказ Минобрнауки Рос. Федерации от 22 февраля.2018 г. № 126 с приложением : зарег. в Минюсте Рос. Федерации 15 марта 2018 г. № 50361. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
16. Беспалько В. П., Инструменты диагностики качества знаний учащихся // Школьные технологии. 2006. № 2. C. 138-150.
T. V. Nikitina
ORCID No. 0000-0003-0334-766X Candidate of Pedagogic Sciences, Associate Professor at the Department of Physics and Methods of Teaching
Physics, South-Ural state Humanities-Pedagogical University, Chelyabinsk, Russia.
E-mail: nikitinatv@cspu.ru
DIGITAL TRANSFORMATION OF TEACHING
EXPERIMENTAL ACTIVITIES IN PHYSICS b
b S
a 2
Abstract
Introduction. Analysis of digital transformation processes in physical education is one of the most pressing and controversial problems facing methodological scientists. The article discusses the digital transformation of the skills to carry out measurements in the conditions of educational experimental activity of students. The role of critical thinking in the implementation of cognitive and evaluative actions in the process of conducting a physical experiment using a digital laboratory is revealed.
Materials and methods. To solve the problem posed, the |
a
analysis of regulatory documents, analytical reports is used, the x data obtained by other scientists-researchers on this issue are systematized and generalized. The instrumentation of the pedagogical experiment was developed based on the classification of edu- ^ cational skills proposed by A. V. Usova.
о
a ^
S
a о b
a'
g
3
л 2
a
R
Results. The author has developed and implemented a digital laboratory practice as a means of optimizing the digital transformation of the physics teaching process. The approbation of this workshop in the classroom with future physics teachers (bachelors, undergraduates) convinced of the effectiveness of the developed methodology for the formation of measuring skills based on the digital transformation of educational experimental activities.
Discussion. Based on the data of the pedagogical experiment, the effective pedagogical conditions for the digital transformation of educational experimental activity in physics at the pedagogical university include:
1) The presence in the curriculum of a laboratory workshop in physics on digital equipment;
2) Digital literacy of students;
3) Students are motivated to use the digital physics laboratory in the educational process.
The fulfillment of these conditions is ensured by a set of educational and methodological tools:
1) educational and methodological materials for a laboratory workshop, including requirements and a sample for the preparation of a report on the implementation of a physical experiment on digital equipment based on the logical analysis of experimental data;
2) a step -by-step increase in the degree of independence of students when performing laboratory work using digital equipment;
3) performance of laboratory work in accordance with generalized plans of activities (plan for conducting an experiment, observation, measurement using a digital sensor, etc.).
Conclusion. The digital transformation of educational experimental activity presupposes the need for: 1) updating the material and technical base of an educational physical experiment in order to develop digital literacy of students; 2) the formation of a
set of practical skills for using a digital laboratory for conducting an educational physical experiment; 3) the development of critical thinking of trainees for the implementation of a capacious and informative report on the results of educational activities.
Keywords: Digital transformation of educational experimental activity, Digital laboratory in physics, Educational physical experiment, Experimental skills, Means of digital transformation of educational physical experiment, Digital literacy of a physics teacher, Critical thinking.
Highlights:
In the context of the digital transformation of education, the experimental training of a future physics teacher must be carried out not only for full-time education, but also for distance learning;
Systematization and classification of the means of digital transformation of an educational physical experiment, carried out in accordance with the levels of physical education (general, additional) and with the model of teaching physics (full -time, distance) contributes to building an effective program for the development of experimental skills of the future physics teacher;
Digital transformation of educational experimental activity | affects the content of students' practical skills;
Critical thinking as a mental way of mastering the totality of cognitive and evaluative skills when performing an educational physical experiment, manifests itself in the mastered actions to
References Il 'ta
1. The compiler Ye. S. Savinov (2011), Primernaya osnovnaya obra-zovatel'naya programma obrazovatel'nogo uchrezhdeniya. Osnovnaya shkola [Approximate basic educational program of an educational institution. Basic x school], Izdatel'stvo Prosveshcheniye, Moscow, 454 p. ISBN 978-5-09019043-5. (In Russian).
2. Ospennikova Ye.V. & Antonova D.A. & Spirin E.V. (2018), Tsifrovaya transformatsiya sistemy obrazovaniya. Proyektirovaniye resursov ^ dlya sovremennoy tsifrovoy uchebnoy sredy kak odno iz yeye osnovnykh napravleniy [Digital transformation of the education system. Designing re-
cs
r
sources for a modern digital learning environment as one of its main directions], Informatsionnyye komp'yuternyye tekhnologii v obrazovanii, 14, 5-37. (In Russian).
3. Gigolo A.I. & Povalyaev O.A. (2020), Vozmozhnosti otsenki ek-sperimental'nykh umeniy po fizike s ispol'zovaniyem tsifrovykh tekhnologiy [Possibilities of evaluating experimental skills in physics using digital technologies], Pedagogicheskiye izmereniya, 2, 102-108. (In Russian).
4. Brazhnikov M. A. (2020), Analiz vozmozhnostey vklyucheniya tsifrovykh kompetentnostey v predmetnyye rezul'taty obucheniya po fizike [Analysis of the possibilities of including digital competencies in subject learning outcomes in physics], Pedagogicheskiye izmereniya, 2, 109-117. (In Russian).
5. Aymaletdinov T.A., Baymuratova L.R., Zaytseva O.A., Imayeva G.R., Spiridonova L.V. (2019), Tsifrovaya gramotnost' rossiyskikh peda-gogov. Gotovnost' k ispol'zovaniyu tsifrovykh tekhnologiy v uchebnom protsesse [Digital fluency of Russian teachers. Readiness to use digital technologies in the educational process], Izdatel'stvo "NAFI", Moscow, 84 p. ISBN 978-5-9909956-5-9 (In Russian).
6. Krish Chetty, Liu Qigui, Nozibele Gcora, Jaya Josie, Li Wenwei & Chen Fang (2018), "Bridging the Digital Divide: Measuring Digital Literacy", Economics [Electronic], no. 12 (2018 -23), pp. 1-20: DOI: 10.5018/economics-ejournal.ja.2018 -23.
7. Edrs.: A.Yu. Uvarov & I.D. Frumin (2019), Trudnosti i perspektivy tsifrovoy transformatsii obrazovaniya [Difficulties and prospects of digital transformation of education], Kollektivnaya monografiya, Izdatel'skiy dom Vysshey shkoly ekonomiki, Moscow, 344 p. (In Russian).
8. Usova A.V. (2000), Psikhologo-didakticheskiye osnovy formiro-vaniya u uchashchikhsya nauchnykh ponyatiy [Psychological and didactic foundations of the formation of scientific concepts in students], Chelyabinsk, 21 p. (In Russian).
9. Kluster D. (2005), "What is critical thinking?", in Kluster, D. (ed.) Kriticheskoye myshleniye i novyye vidy gramotnosti [Critical thinking and new types of literacy], Izdatel'stvo "TSGL" Moscow, 5-13. (In Russian).
10. Sedyukevich O.P. & Sedyukevich N.L. (2020), Formirovaniye kriticheskogo myshleniya obuchayushchikhsya v protsesse prepodavaniya yestestvennonauchnykh distsiplin [Formation of critical thinking of students in the process of teaching natural science disciplines], Informatsionno-kommunikatsionnyye tekhnologii v pedagogicheskom obrazovanii, 1 (64), 142-144. (In Russian).
11. Turchevskaya B.K. (2016), Kriticheskoye myshleniye kak obra-zovatel'naya tekhnologiya [Critical thinking as an educational technology],
a Problemy vysshego obrazovaniya, 1, 81 -84. (In Russian). Jj 12. Semenova O. M. (2018), Soderzhaniye ponyatiya "kriticheskoye
^ myshleniye uchitelya " [The content of the concept of «critical thinking of the ^ teacher»], Povolzhskiy pedagogicheskiy vestnik, 6, 1, 3 (20), 70-76. (In Rus-^ sian).
13. Uvarov A.Yu. (2018), Issledovatel'skiy podkhod v obuchenii yestestvennym naukam za rubezhom [Research approach in teaching natural sciences abroad] Sbornik dokladov IX Mezhdunarodnoy nauchno -prakticheskoy konferentsii "Issledovatel'skaya deyatel'nost' uchashchikhsya v sovremennom obrazovatel'nom prostranstve" [Collection of reports of the IX International scientific and practical conference "Research activities of students in the modern educational space"], Moscow, 34-54. (In Russian).
14. Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta vysshego obrazovaniya — bakalavriat po napravleniyu podgotovki 44.03.05 Pedagogicheskoye obrazovaniye (s dvumya profilyami podgotovki) (Prikaz Ministerstva obrazovaniya i nauki Rossiyskoy Federatsii ot 22 fevralya 2018 g. № 125 s prilozheniyem) [On the approval of the federal state educational standard of higher education — undergraduate in the field of training 44.03.05 Pedagogical education (with two specialization profiles) (Order of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation of February 22, 2018 No. 125 with the appendix)]. Zaregistrirovano v Minister-stve yustitsii Rossiyskoy Federatsii 15 marta 2018 g. № 50358) [Registered with the Ministry of Justice March 15, 2018 of the Russian Federation No. 50358)]. Spravochno-pravovaya sistema "Konsul'tantPlyus". (In Russian).
15. Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta vysshego obrazovaniya — magistratura po napravleniyu podgotovki 44.04.01 Pedagogicheskoye obrazovaniye (prikaz Minobrnauki Rossiyskoy Federatsii ot 22 fevralya.2018 g. № 126 s prilozheniyem) [On the approval of the federal state educational standard of higher education — master's de- ^ gree in the direction of training 04.04.01 Pedagogical education: order of the eg; Ministry of Education and Science Ros. Federation of February 22, 2018 No. 126 with the appendix)]. Zaregistrirovano v Ministerstve yustitsii Rossiyskoy
a
S
Federatsii 15
marta 2018 g. Nq 50361 [Registered with the Ministry of Jus- II
2
tice March 15, 2018 of the Russian Federation No. 50361]. Spravochno-pravovaya sistema "Konsul'tantPlyus". (In Russian).
o
16. Bespal'ko V. P. (2006), Instrumenty diagnostiki kachestva znaniy n
uchashchikhsya [Tools for Diagnosing the Quality of Students' Knowledge]. ^
Shkol'nyye tekhnologii, 2, 138-150. (In Russian).
a c
b
g
P
e 2
C6
n
c
