Семеніхіна О.В., Юрченко А.О. та ін [e.semenikhina@fizmatsspu.sumy.ua]
Сумський державний педагогічний університет імені А.С.Макаренка, Україна
Download in PDF: http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/journals/2020-v1-23/2020_1-23-Semenikhina-Yurchenko-Udovychenko_F.pdf

ФОРМУВАННЯ УМІНЬ ВІЗУАЛІЗУВАТИ НАЧАЛЬНИЙ МАТЕРІАЛ У МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ФІЗИКИ: РЕЗУЛЬТАТИ ПЕДАГОГІЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ

Формулювання проблеми. Проблема формування умінь візуалізувати навчальний матеріал є актуальними для вчителів природничо-математичних спеціальностей, оскільки їхня професійна діяльність пов’язана з поясненням абстрактних понять, логіки міркувань або процесів, пояснення природних явищ на мікро- і макро-рівнях. Мета: описати результати педагогічного експерименту з формування у майбутніх учителів фізики умінь візуалізувати начальний матеріал.
Матеріали і методи: Для виконання завдань дослідження використано теоретичні та емпіричні методи: аналіз інструментарію спеціалізованого в галузі фізики програмного забезпечення для візуалізації понять, явищ, процесів; опитування для визначення потреб вчителів фізики щодо візуалізації навчального матеріалу; аналіз змісту навчальних планів підготовки майбутніх учителів фізики; педагогічне проєктування і моделювання для побудови моделі формування умінь візуалізувати навчальний матеріал у майбутніх учителів фізики; педагогічний експеримент для визначення ефективності розробленої моделі, критерій Стьюдента статистичної оцінки середніх для підтвердження вірогідності отриманих результатів.
Результати. Розроблена модель формування умінь візуалізувати навчальний матеріал у майбутніх учителів фізики базується на діяльнісному та когнітивно-візуальному підходах і передбачає модернізацію змісту професійної підготовки шляхом включення до нього спецкурсу, який вивчається перед виробничою практикою з використанням групових та індивідуальних форм, проєктних методів та ЗКВ.
Висновки. Аналіз програмного забезпечення, яке дозволяє підтримати навчання фізики, дає можливість розділити його на три класи: ПЗ в галузі фізики (віртуальні та цифрові фізичні лабораторії), ПЗ для моделювання (математичного та імітаційного), ПЗ загального призначення (офісні програми з об'єктами Smart-Art та програми для створення анімації). Аналіз потреб вчителів фізики щодо візуалізації навчального матеріалу на основі проведеного опитування показав пріоритетність умінь оперувати інструментарієм офісного пакету програм та умінь створювати імітаційні моделі (статичні й динамічні) для пояснення фізичних явищ і процесів. Впровадження моделі формування умінь візуалізувати навчальний матеріал у майбутніх учителів фізики забезпечує досягнення її мети. Подальші дослідження спрямовуємо на вивчення проблеми формування умінь у майбутніх учителів природничо-математичних дисциплін умінь використовувати доповнену реальність в освітньому процесі.
Ключові слова:  майбутні учителі фізики, уміння візуалізувати, засоби комп’ютерної візуалізації, ЗКВ, формування умінь візуалізувати начальний матеріал.

FORMATION OF SKILLS TO VISUALIZE OF FUTURE PHYSICS TEACHER:
RESULTS OF THE PEDAGOGICAL EXPERIMENT
O. Semenikhina, A. Yurchenko, O. Udovychenko
Makarenko Sumy State Pedagogical University, Sumy, Ukraine

Formulation of the problem. The problem of the formation of skills to visualize of future physics teachers is relevant for teachers of natural and mathematical specialties because their professional activity is related to the explanation of abstract concepts, the logic of reasoning or processes, and the explanation of natural phenomena at the micro and macro levels. Objective: To describe the results of a pedagogical experiment on the formation of skills to visualize of future physics teachers.
Materials and methods: Theoretical and empirical methods were used to perform the research tasks: analysis of tools of specialized software in the field of physics for visualization of concepts, phenomena, processes; a survey to determine the needs of physics teachers to visualize; analysis of the content of the curricula for the training of future physics teachers; pedagogical design and modeling to build a model of formation of skills to visualize of future physics teacher; pedagogical experiment to determine the effectiveness of the model developed, Student's criterion for statistical evaluation of averages to confirm the reliability of the results obtained.
Results. The developed model of formation of skills to visualize of future physics teachers bases on cognitive-visual approaches and provides the modernization of the content of vocational training by including in it a special course, which is studied before production practice using group and individual methods.
Conclusions. The analysis of software that supports the teaching of physics makes it possible to divide it into three classes: software in physics (virtual and digital-physical laboratories), simulation software (mathematical and simulation), general-purpose software (office applications with Smart-Art-objects and animation software). An analysis of the needs of physics teachers to visualize training material based on a survey showed the priority of using the tools of the office suite of programs and the ability to create simulation models (static and dynamic) to explain physical phenomena and processes. The introduction of a model of formation of skills to visualize of future physics teachers ensures the achievement of the goal. Further research is directed to the study of the problem of forming skills in future teachers of natural and mathematical disciplines skills to use augmented reality in the educational process.
Keywords: future physics teachers, ability to visualize, computer visualization tools, forming skills to visualize.

Список використаних джерел

1. Безуглий Д.С. Формування готовності використовувати засоби комп’ютерної візуалізації крізь призму професійної підготовки вчителя інформатики : монографія / за наук. ред. О.В. Семеніхіної. Суми. 2019. 198 с.
2. Білоусова Л.І., Житєньова Н.В. Візуалізація навчального матеріалу з використанням технології скрайбінг у професійній діяльності вчителя. Фізико-математична освіта, 2016. Випуск 1(7). С. 39-47.
3. Величко С. П., Петриця А. Н. До проблеми вдосконалення навчального експерименту з фізики засобами новітніх інформаційних технологій. Наукові записки. Вип. 77. Серія: Педагогічні науки. Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В. Винниченка, 2008. Ч. 1. С. 339-344.
4. Заболотний В.Ф., Лаврова А.В. Навчальний фізичний експеримент з використанням цифрової лабораторії Nova5000. Збірник наукових праць Кам'янець-Подільського національного університету ім. Івана Огієнка. Сер. : Педагогічна, 2013. Вип. 19. С. 82-85.
5. Заторський Р.А., Дудка О.М., Власій О.О. Роль інформаційно-комунікаційних технологій у візуалізації вивчення математики. Фізико-математична освіта, 2017. Випуск 3(13). С. 39-44.
6. Кислинська О.В. Використання інноваційних технологій на уроках фізики як засіб підвищення якості освіти : Методичні рекомендації. Харків, 2014. 44с.
7. Кудін А. П., Кархут В. Я. Мультимедійний навчально-методичний комплекс з вивчення теоретичної механіки. Інформаційні технології в освіті. Збірник наукових праць. 2013. Випуск 15. С. 52-59.
8. Логвіненко В.Г. Використання технології інфографіки для візуалізації навчального контенту. Фізико-математична освіта, 2018. Випуск 2(16). С. 79-85.
9. Осадчий В.В., Осадча К.П. Інформаційно-комунікаційні технології у процесі розвитку візуального мислення майбутніх учителів. Науковий вісник Мелітопольського державного педагогічного університету. Сер. : Педагогіка, 2014. № 1. С. 128-133.
10. Пінчук О. П. Формування предметних компетентностей учнів основної школи в процесі навчання фізики засобами мультимедійних технологій: автореф. дисертації на здобуття наукового ступеня канд. пед. наук: спец. 13.00.02. «Теорія та методика навчання (фізика)» / Інститут інформаційних технологій і засобів навчання Національної академії педагогічних наук України. К., 2011. 17 с.
11. Пяткова О.Б. Интеллект-карты как инструмент визуализации учебного материала на уроках естественно-математических дисциплин. Концепт, 2018. (V4). С. 81-87.
12. Рибалко O.O. On designing an electronic educational means "Geometrical designer" by using the Adobe Flash. Комп'ютер у школі та сім'ї, 2016. №4. С. 33-36.
13. Семеніхіна О., Білошапка Н. Про використання вчителями математики засобів комп’ютерної візуалізації. Гуманізація навчально-виховного процесу. Збірник наукових праць. № 1 (87). 2018. С. 289-302.
14. Семеніхіна О., Юрченко А. Уміння візуалізувати навчальний матеріал засобами мультимедіа як фахова компетентність учителя. Науковий вісник Ужгородського національного університету: Серія «Педагогіка. Соціальна робота». Ужгород : Видавництво УжНУ «Говерла», 2014. Випуск 33. С. 176-179.
15. Семеніхіна О.В., Друшляк М.Г., Хворостіна Ю. В. Використання хмарного сервісу GeoGebra у навчанні майбутніх вчителів природничо-математичних дисциплін. Інформаційні технології і засоби навчання. 2019. Т. 73. № 5. C. 48-66.
16. Семеніхіна О.В., Семеног О.М., Друшляк М.Г. Формування у майбутніх учителів умінь раціонально обрати програмний засіб: праксеологічний підхід. Інформаційні технології і засоби навчання. 2018. Т. 63. № 1. C. 230-241.
17. Шеховцова Д. Н. Использование компьютерных технологий для визуализации математического знания. Вестник ТГПУ №10. 2010. С. 99-103.
18. Karpov, A.V. Reflexivity as a psychological property and methods of its diagnostics. Psychological journal, 2003. Is. 5, P. 45-57.
19. Kelly R., Akaygun S. Visualizations and representations in chemistry education. Chemistry Education Research and Practice, 2019. Vol. 20(4). P. 657-658. doi:10.1039/c9rp90009h
20. Lehning H. Visualisation and Communication in Mathematics. Knowledge Visualization and Visual Literacy in Science Education, 2016. P. 122-140. doi:10.4018/978-1-5225-0480-1.ch006
21. Semenikhina E., Yurchenko A. Professional Readiness of Teachers to Use Computer Visualization Tools: A Crucial Drive. Journal of Advocacy, Research and Education, 2016. Vol.(7), Is. 3. Pp. 174-178.
22. Semenikhina O., Proshkin V., Drushlyak M. Mathematical knowledge control automation within dynamic mathematics programs. E-learning and STEM Education : Monograph / Scientific Editor Eugenia Smyrnova-Trybulska. Katowice-Cieszyn. 2019. P.224-240.
23. Semenikhina O., Drushlyak M., Lynnyk S., Kharchenko I., Kyryliuk H., Honcharenko O. On Computer Support of the Course “Fundamentals of Microelectronics” by Specialized Software: the Results of the Pedagogical Experiment. TEM Journal, 2020. Vol. 9(1), Р. 309‐316.
24. Semenog O., Yurchenko A., Udovychenko O., Kharchenko I., Kharchenko S. Formation of Future Teachers’ Skills to Create and Use Visual Models of Knowledge. TEM Journal, 2019. Vol. 8(1), P. 275-283. DOI: 10.18421/TEM81-38.
25. Wang F. Research on the Application of Knowledge Visualization in Information Technology Curriculum. Proceedings of the 2017 7th International Conference on Education, Management, Computer and Society (Emcs 2017), vol. 61, P. 433-437.