CC BY
16УДК 373.5.091.315.7
DOI: 10.24412/2079-9152-2022-56-81-86
ВИРТУАЛЬНЫЕ ТРЕНАЖЕРЫ ОБУЧЕНИЯ РЕШЕНИЮ ПЛАНИМЕТРИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
Скафа Елена Ивановна,
доктор педагогических наук, профессор, e-mail: e.skafa@donnu.ru Ганжа Александра Александровна,
аспирант, e-mail: alexa.ganja@yanex.ru ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк, РФ
Аннотация. Виртуальная реальность в основном рассматривается в высшей школе как высокоразвитая форма компьютерного моделирования. Она позволяет студенту погрузиться в виртуальный мир и непосредственно действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств, выполняя некоторые операции при решении учебно-тренировочных заданий. В средней школе виртуальную реальность можно обеспечить с помощью специальным образом разработанных виртуальных тренажеров, которые помогут учителю индивидуализировать процесс обучения школьников решению планиметрических задач. В статье обосновывается целесообразность внедрения технологии виртуальной реальности как технологии эвристического обучения математики, средством которой выступают виртуальные тренажеры по геометрии, построенные на основе программного продукта для создания электронных курсов iSpring Suite. Тренажеры предоставляют возможность обучения школьников планиметрическим задачам, имеющим несколько способов решения.
Ключевые слова: цифровизация образования, технология виртуальной реальности, эвристическое обучение математике, средства обучения геометрии, виртуальные тренажеры по геометрии.
Для цитирования: Скафа Е.И. Виртуальные тренажеры обучения решению планиметрических задач / Е.И.Скафа, А.А.Ганжа // Дидактика математики: проблемы и исследования: Междунар. сборник научных работ. - 2022. - Вып. 56. - С. 81-86. DOI: 10.24412/2079-9152-2022-56-81-86
%■.....£
Постановка проблемы. В современной школе в настоящее время происходит процесс активного вхождения в цифровое образовательное пространство. Информатизация отечественного образования
строится в условиях цифровой образовательной среды [1515], цифровая трансформация происходит от изменения средств к развитию деятельности обучающихся [13], то есть, как отмечает
©
И.В. Роберт, наблюдается интеллектуализация интерактивного взаимодействия обучающегося и обучающего со средствами информатизации в информационно-образовательном пространстве [14]. Говоря об эволюции образования в условиях цифровизации, нужно иметь в виду, что претерпевают изменения все составляющие методической системы обучения школьников и самое главное - педагогические технологии [27].
Исследуя разнообразие педагогических технологий, описанных Г.К. Селевко [16], видим, что сегодня происходит их трансформация. Например, игровые технологии строятся на основе идеологии геймификации [22], с учетом их психологических аспектов [2], создаются технологии компьютерного тестового контроля учебных достижений [6], разрабатываются технологии компьютерного индивидуализированного образования в условиях электронного обучения [7; 11] и т.д. Использование таких технологий в образовательной деятельности современной школы возлагается на учителя, методическая деятельность которого трансформируется в направлении развития его цифровых навыков и приобретения цифровых компетенций [20; 23; 24]. Содержание проектной деятельности педагога в системе педагогического образования, отмечает М.А. Исаева, строится на цифровой платформе [9], это означает, что учитель должен быть готов к инновациям, одной из которых является виртуальная реальность [10].
Анализ актуальных исследований. Вопросы, связанные с характеристикой образовательной деятельности, построенной на основе внедрения технологии виртуальной реальности, исследуются в высшем профессиональном образовании. Авторами описываются, например, использование среды виртуальной реальности при решении учебных задач [4], интеграция технологий виртуальной реальности и виртуальных учебных стендов [5], методика построения виртуальной лабо-
раторной работы с помощью автоматизированной системы создания интерактивных тренажеров [3; 12], разработка виртуальных лабораторных работ в естественнонаучном образовании [255; 2626], создание авторского виртуального лабораторного комплекса на базе платформы для имитационного моделирования AnyLogic [29] и др. Применение подобных цифровых и информационно-коммуникационных технологий в высшей школе является актуальным и востребованным с точки зрения важности их использования выпускниками в будущей профессиональной деятельности.
В образовательных организациях среднего общего образования такие технологии также должны активно внедряться в учебный процесс. Особое значение виртуальные технологии приобретают в качестве процесса визуализации и компьютерного моделирования в системе эвристического обучения геометрии. Так как в эвристическом обучении предполагается организация процесса поиска нового продукта деятельности как обучающим, так и обучающимися, то нами уже были рассмотрены способы управления эвристической деятельностью учащихся по геометрии [17]. Кроме того, исследованы информационно-коммуникационные технологии как средство управления геометрическим образованием школьников [19], описаны технологии компьютерного управления обобщением и систематизацией знаний по планиметрии [18] и др. Однако обучение решению планиметрических задач, имеющих несколько способов решения, с позиции использования технологии виртуализации рассматривалось недостаточно.
Цель статьи - показать возможности индивидуализации обучения школьников планиметрическим задачам путем их погружения в «виртуальную реальность» с помощью виртуальных тренажеров.
Изложение основного материала. Термин «виртуальная реальность» появился еще в конце 70-х годов ХХ века
(так называли трехмерные макромодели реальности, которые создавались с помощью компьютера и давали эффект присутствия человека в виртуальном мире) [2930]. Виртуальная реальность - высокоразвитая форма компьютерного моделирования, которая позволяет пользователю погрузиться в виртуальный мир и непосредственно действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств. Подобные устройства (шлем виртуальной реальности, очки, перчатки, капсулы и т. д.) связывают его движения с аудиовизуальными эффектами. В этом случае зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения обучающегося заменяются их имитацией, генерируемой компьютером. Как показали исследования отечественных и зарубежных авторов, альтернативный мир притягателен для многих именно своей «виртуальностью» [1; 8; 26; 28; 30] и др.
В средней школе, одним из предметов, в котором возможно и полезно создавать имитационные модели с помощью виртуальных тренажеров, является геометрия. Так как геометрические объекты часто трудны для восприятия обучающимися и учитель не всегда имеет возможность индивидуализировать процесс обучения решению геометрических задач, показать различные варианты подходов к одной и той же задачи, виртуальные тренажеры помогут школьникам «погрузиться в мир геометрии», знакомясь с его моделями, понятиями, теоремами, приложениями и т.д.
Усилить эффект от использования в средней школе в обучении геометрии имитационного моделирования, средствами которого выступают виртуальные тренажеры, возможно с помощью методов эвристического обучения. Такие методы позволяют обучить школьников построению поисковых стратегий при решении геометрических задач [21]. Например, с помощью методов визуализации, геометрического «обмана зрения» обучающийся «погружается» в предлага-
емую задачу путем цифрового представления геометрических объектов, входящих в неё, он может на основе анализа условия задачи, в случае необходимости, выполнить дополнительные построения. Метод эвристического диалога и метод гипотез, которые закладываются в программе, могут подвести обучающегося к самостоятельному построению алгоритма решения задачи, выбору необходимых приемов, с помощью которых осуществляется решение. Использование в программе метода альтернатив и метода проб и ошибок, помогают обучающемуся нахождению разнообразных способов решения одной и той же геометрической задачи, отличных от того способа, который стал предпочтительным для обучающегося и т.д.
В такой программе для обучающегося закладываются подсказки различного уровня:
- жесткие, переходящие к показу решения задачи;
- алгоритмические, представляющие алгоритм, по которому можно ее решить;
- мягкое наведение, т.е. подсказывается только эвристический прием, с помощью которого можно найти способ решения задачи [Ошибка! Источник ссылки не найден.1].
То есть обучающийся любого уровня развития имеет возможность индивидуально обучаться.
В виртуальном тренажере закладывается проектно-эвристическая деятельность школьников, которую они осуществляют, создавая собственный продукт решения геометрической задачи, на основе эвристических подсказок, наведений, методов и приемов [9; 19].
Таким образом, под виртуальным тренажером обучения решению геометрических задач понимаем компьютерный эвристический тренажер, позволяющий школьникам любого уровня развития индивидуально обучаться решению геометрических задач при полном по-
©
гружении в виртуальную реальность, которая воссоздает учебные действия обучающегося с высокой степенью реализма.
Виртуальные тренажеры по геометрии строятся в Донецком национальном университете на основе программного продукта для создания электронных курсов iSpring Suite. Их основная цель - индивидуализировать процесс обучения школьников решению планиметрических задач, имеющих несколько способов решения.
Выводы. Внедрение виртуальных тренажеров обучения решению геометрических задач для образовательных организаций среднего общего образования, построенных на основе использования эвристических приемов, методов и средств обучения, позволяет добиться следующих дидактических целей:
- усвоение обучающимися математических знаний, необходимых в геометрическом образовании для математического описания геометрических объектов и процессов;
- формирование у обучающихся умений и навыков по использованию визуальных моделей при выборе подходов к решению геометрической задачи;
- овладение школьниками приемами имитационного моделирования, позволяющими исследовать сложные геометрические процессы (связь геометрии с другими науками) и явления в реальном времени при поиске различных вариантов решения одной и той же задачи;
- формирование у обучающихся творческого мышления, математических способностей, развитие интереса к исследованию математических задач и их решению.
1. Блинов С. М. Обучающая компьютерная программа «Виртуальные лабораторные работы по дисциплине «Теплоснабжение предприятий лесного комплекса» / С.М. Блинов, А.А. Орлов // Информация и образование. - 2020. - № 10. - С. 54-61.
2. Ваганова О. И. Психологические аспекты реализации игровых технологий / О.И. Ваганова, Е.А. Алешугина // Научный вектор Балкан. - 2020. - Т. 4, №2 (8). -С. 21-24.
3. Дудырев Ф. Ф. Симуляторы и тренажеры в профессиональном образовании / Ф.Ф. Дудырев, О.В. Максименкова // Вопросы образования. - 2020. - № 3. - С. 255-276.
4. Жигалова О.П. Использование среды виртуальной реальности при решении учебных задач / О.П. Жигалова, М.Л. Лисенко // Балтийский гуманитарный журнал. - 2019. -Т. 8, № 4 (29). - С. 59-63.
5. Жуков И. А. Интеграция технологий виртуальной реальности и виртуальных учебных стендов / И.А. Жуков // Наука и образование сегодня. - 2017. - № 1 (12). - С. 2022.
6. Захарова О.А. Опыт создания системы компьютерного тестового контроля учебных достижений / О.А. Захарова, М.В. Яд-ровская // Вестник МНЭПУ. - 2019. - Т. 1, № S1. - С. 491-493.
7. Индивидуализация образования в условиях электронного обучения : опыт и перспективы /Ю.В. Вайнштейн, В.А. Шершнева, Р.В. Есин, М.В. Носков //Национальный агре-гатор открытых репозиториев. - 2019. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https:// www.openrepository.ru/ article?id= 497830. - Заглавие с экрана. - Дата обращения 15.06.2022.
8. Иорданский М.А. Учебные компьютерные тренажеры - важный класс новых образовательных продуктов / М.А. Иорданский, Н.А. Мухин // Вестник Мининского университета. - 2016. - № 2 (15). - С. 1-11.
9. Исаева М. А. Сущность и содержание проектной деятельности педагога в системе педагогического образования / М. А. Исаева // Мир науки, культуры, образования. - 2018. -№ 1 (68). - С. 50-51.
10. Каракозов С. Д. Виртуальная реальность: генезис понятия и тенденции использования в образовании / С.Л. Каракозов, Н.И. Рыжова, Н.Ю. Королева // Информация и образование. - 2020. - № 10. - С. 6-16.
11. К вопросу о специфике педагогического взаимодействия в условиях цифровиза-ции образования / Ю.М. Гришаева, А. В. Гагарин, Т.И. Березина, Е.Н. Федорова, Е.Н. Филатова, Г.И. Камалова // Педагогическая информатика. - 2022. - № 1. - С. 105-122.
12. Матлин А. О. Методика построения виртуальной лабораторной работы с помощью автоматизированной системы создания интерактивных тренажеров / А. О. Матлин, С.А. Фоменков // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2012. - № 12. - С. 142-144.
13. Рабинович П.Д. Цифровая трансформация образования: от изменения средств к развитию деятельности / П.Д. Рабинович, К.Е. Заведенский, М.Э. Кушнир // Информатика и образование. - 2020. - № 5. -С. 4-14.
14. Роберт И.В. Интеллектуализация интерактивного взаимодействия обучающегося и обучающего со средствами информатизации в информационно-образовательном пространстве / И.В. Роберт // Информационная среда образования и науки. - 2018. -№ 18. - С. 63-83.
15. Русаков А.А. Некоторые аспекты информатизации отечественного образования в условиях цифровой образовательной среды / А.А. Русаков // Continuum. Математика. Информатика. Образование. - 2019. -№ 3 (15). - С. 42-46.
16. Селевко Г. К. Энциклопедия образовательных технологий: в 2т. /Г.К. Селевко. -Москва : T8RUGRAM, 2019. - Т1. - 818 c.
17. Скафа Е.И. Способы управления эвристической деятельностью учащихся по геометрии / Е.И. Скафа, В.Н. Очерцова, В. В. Коротких // Дидактика математики: проблемы и исследования: Междунар. сб. науч. работ. - 2018. - Вып.48. - С. 76-83.
18. Скафа Е.И. Технология компьютерного управления обобщением и систематизацией знаний по планиметрии / Е.И. Скафа, А.А. Ганжа // Вестник Белгородского института развития образования. - 2020. - Т. 7, № 3 (17). - С. 39-51.
19. Скафа Е.И. Информационно-коммуникационные технологии как средство управления геометрическим образованием школьников // Е.И. Скафа, А.А. Ганжа //Дидактика математики: проблемы и исследования: Междунар. сб. науч. работ. - 2020. - Вып.51.
- С. 83-91.
20. Скафа Е. И. Как изменяется методическая компетентность учителя математики в цифровую эпоху? /Е.И. Скафа // Человеческий капитал. - 2021. - Том 2, №12 (156).
- С. 71-78.
21. Скафа Е.И. Педагогические технологии как инструмент формирования эвристических приемов у обучающихся в современной школе / Е.И. Скафа // Дидактика математики: проблемы и исследования : Междунар. сб. науч. работ. - 2020. - Вып.52. - С. 17-21.
22. Стародубцев В. А. Элементы игровых технологий в электронном обучении / В.А. Стародубцев, И.В. Ряшенцев // Дистанционное и виртуальное обучение. - 2018. -№ 1. - С. 69-76.
23. Сундукова Т.О. Математическая цифровая компетентность: что это? / Т. О. Сундукова, Г.В. Ваныкина // Научные и методические аспекты математической подготовки в университетах технического профиля: материалы Междунар. научно-практ. конф., (2019; Белорусский гос. ун-т). -Минск: БелГУТ, 2019. - С. 54-58.
24. Татаринов К. А. Развитие цифровых компетенций у преподавателей и студентов / К.А. Татаринов, С.М. Музыка // Балтийский гуманитарный журнал. - 2020. - Т.9, № 4(33). - С. 171-174.
25. Троицкий Д. И. Виртуальные лабораторные работы в естественнонаучном образовании / Д. И. Троицкий, Е. Е. Дикова. -текст: электронный // Интернет и современное общество : сборник научных статей XVIII Объединенной конференции IMS-2015, (Санкт-Петербург, 23-25 июня 2015 г). [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://ojs.itmo.ru/index.php/IMS/article/view/ 443 - Заглавие с экрана. - Дата обращения 18.10.2022.
26. Трухин А. В. Об использовании виртуальных лабораторий в образовании / А.В. Трухин. - Текст: электронный // Открытое и дистанционное образование. -2002. - №4 (8). - С. 67-69. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://ido.tsu.ru/ files/pub2002/ 4(8)309 Truhin _A._(TUSUR).pdf. - Заглавие с экрана. - Дата обращения 18.10.2022.
27. Эволюция образования в условиях цифровизации. Коллективная монография / М.В. Носков, П.П. Дьячук, Б. С. Добронец и др.; под ред. М.В. Носкова. - Красноярск : изд-во Сибирский федеральный университет, 2019. - 212 с.
28. Azmandian M., Hancock M., Benko H., Ofek E., Wilson A. (2016). Haptic Retargeting: Dynamic Repurposing of Passive Haptics for
OD
Enhanced Virtual Reality Experiences. In Proceedings of the CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, p.p. 1968-1979.
29. Elena I. Skafa, Elena G. Evseeva, Mark E.Korolev, Integration of Mathematical and Computer Simulation Modeling in Engineering Education. Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics. 2022, 15(4), p. 413430. DOI: 10.17516/1997-1397-2022-15-4-413430.
30. Marwecki S., Wilson A., Ofek E., Franco M-G., Holz C. (2019). Mise-Unseen: Using Eye Tracking to Hide Virtual Reality Scene Changes in Plain Sight. UIST '19: Proceedings of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology. October 2019, p.p. 777-789. https://doi.org/10.1145/3332165.334 7919.
---§.......§--
VIRTUAL EDUCATIONAL SIMULATORS OF A SOLUTION TO THE PLANIMETRIC PROBLEMS
Skafa Е1епа,
Doctor of Pedagogical Sciences, Professor,
Ganja Alexandra,
Postgraduate Student, Donetsk National University, Donetsk, Russia
Abstract. Virtual reality is mostly seen in high school as an advanced form of computer modeling. She lets the student immerse yourself in the virtual world and act directly in it with the help of special sensor devices performing some operations when handling the educational training tasks. In high school virtual reality can be provided with using specially designed virtual simulators that will help the teacher personalize the process of teaching schoolchildren with the solution to the planimetric problems. The article justifies the advisability of implementation of virtual reality technologies the means of which are virtual geometry simulators built on the basis of a software product for creating iSpring Suite e-courses. Simulators provide the opportunities for training of schoolchildren to planimetric problems having several solutions.
Keywords: digitalization of education, virtual reality technology, heuristic teaching of mathematics, geometry training tools, virtual geometry simulators.
For citation: Skafa E, Ganja A. (2022). Virtual educational simulators of a solution to the planimetric problems. Didactics of Mathematics: Problems and Investigations. No. 56, pp. 8186. (In Russ., abstract in Eng.). DOI: 10.24412/2079-9152-2022-56-81-86
Статья поступила в редакцию 02.12.2022 г.
