Теоретичні аспекти інтеграції реального та віртуального навчального фізичного експерименту в шкільному курсі фізики

Abstract

Стаття присвячена проблемі використання інтеграції реального та віртуального фізичного експерименту в освітньому процесі. В умовах сьогодення оптимальними засобами під час постановки фізичного експерименту є засоби цифрових технологій, які сприяють підвищенню ефективності реального фізичного експерименту та надають можливість зрозуміти суть фізичних явищ та закономірності перебігу фізичних процесів. Використання реального комп’ютеризованого або віртуального фізичного експериментів безумовно активізують пізнавальну діяльність здобувачів освіти, але лише їх поєднання приносить бажаний результат під час навчання фізики та забезпечує наочність та доступність сприйняття матеріалу. Тому, активно використовується нова форма наочності – віртуальна, яка доповнює фізичний експеримент. Перевагами інтеграції реального та віртуального експерименту є: доступність, гнучкість, візуалізація, інтерактивність, а також віртуальні лабораторії дозволяють проводити експерименти, які неможливо здійснити в реальних умовах. У статті окреслено психолого-педагогічні умови ефективної інтеграції під час вивчення фізики; зазначено, що вирішальним фактором ефективного використання інтеграції реального та віртуального фізичного експерименту у навчально-виховному процесі є знання і вміння вчителя, який застосовує ці технології, раціонально поєднуючи їх з традиційними. Для реалізації віртуального експерименту пропонується велика кількість програмних продуктів, серед них: PhET Interactive Simulations, Algodoo, Virtual Physics Laboratory, Roqed та інші. Здобувачі освіти можуть використовувати віртуальні лабораторії для виконання домашніх завдань та проектів, для проведення додаткових досліджень, які виходять за рамки шкільної програми. Використання інтеграції реального та віртуального фізичного експерименту забезпечує формування та удосконалення навичок використання інформаційних і комунікаційних технологій; здатності до пошуку, оброблення й аналізу інформації з різних джерел, необхідної для розв’язування наукових і професійних завдань; здатності застосовувати сучасні освітні технології для проведення освітніх досліджень та навчально-дослідницької діяльності з предметної галузі, упровадження STEM-освіти; здатності до проектування, програмування та використання робототехнічних засобів.

The article is devoted to the problem of using the integration of real and virtual physical experiments in the educational process. In today’s conditions, the optimal means for setting up a physical experiment are digital technologies that help to increase the efficiency of a real physical experiment and provide an opportunity to understand the essence of physical phenomena and the laws of physical processes. The use of real computerized or virtual physical experiments certainly activates the cognitive activity of students, but only their combination brings the desired result in teaching physics and provides clarity and accessibility of the material. Therefore, a new form of visualization is actively used - virtual, which complements the physical experiment. The advantages of integrating real and virtual experimentation are: accessibility, flexibility, visualization, interactivity, and virtual laboratories allow for experiments that cannot be performed in real conditions. The article outlines the psychological and pedagogical conditions for effective integration in the study of physics; it is noted that the decisive factor in the effective use of the integration of real and virtual physical experiment in the educational process is the knowledge and skills of the teacher who uses these technologies, rationally combining them with traditional ones. To implement a virtual experiment, a large number of software products are offered, including: PhET Interactive Simulations, Algodoo, Virtual Physics Laboratory, Roqed, and others. Students can use virtual laboratories to complete homework and projects, to conduct additional research that goes beyond the school curriculum. The use of the integration of real and virtual physical experiments ensures the formation and improvement of skills in the use of information and communication technologies; the ability to search, process and analyze information from various sources necessary for solving scientific and professional problems; the ability to apply modern educational technologies for educational research and research activities in the subject area, the introduction of STEM education; the ability to design, program and use robotics