Слободяник О.В. [Oslobodyanyk84@gmail.com]
Інститут інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України, Україна
Download in PDF: http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/journals/2019-v4-22/2019_4-22-Slobodyanyk_FMO.pdf

ВИКОРИСТАННЯ КОМП’ЮТЕРНИХ МОДЕЛЕЙ
ПІД ЧАС ІНДИВІДУАЛЬНОЇ РОБОТИ УЧНІВ З ФІЗИКИ

Формулювання проблеми. Аналіз результатів зовнішнього незалежного оцінювання за останні роки з дисциплін природничо-математичного циклу, зокрема з фізики, показав, що система навчання потребує кардинальних змін. Переосмислення вимагає не тільки методика викладання природничо-математичних дисциплін, а й засоби, методи та форми навчання. Основним завданням нашого дослідження була перевірка ефективності використання комп’ютерних моделей (на прикладі Phet симуляцій) під час індивідуальної роботи з фізики.
Матеріали і методи. У процесі дослідження використовувались методи аналізу педагогічної, методичної літератури і дисертаційних досліджень; здійснювалося узагальнення результатів вітчизняного і зарубіжного досвіду щодо використання комп’ютерних моделей на уроках дисциплін природничо-математичного циклу. Апробовано систему індивідуальних завдань з використанням комп’ютерних моделей з фізики. Використано методи порівняльного аналізу успішності учнів.
Результати. Проаналізувавши педагогічний досвід з використання комп’ютерних моделей на заняттях природничо-математичного циклу можемо зробити висновок, що учні краще сприймають та засвоюють інформацію, якщо її подача підсилена візуальною картинкою. Зазначено, що динамічні комп’ютерні моделі є корисними для перевірки виконання домашнього завдання, під час пояснення нового та закріплення вивченого матеріалу, як домашнє завдання чи для самостійної індивідуальної роботи та особливу роль вони відіграють під час демонстраційного експерименту або лабораторного практикуму. Особливої актуальності набувають моделі, коли реальний фізичний експеримент неможливий. Наведено приклади індивідуальних завдань, які розділені на три рівні складності. При послідовному їх виконанні учні засвоюють матеріал поступово від найпростішого до найскладнішого, не втрачаючи логічний ланцюжок. Виконання таких завдань сприяє кращому засвоєнню теоретичного матеріалу. Акцентується увага на тому, що при виконанні таких завдань учні спочатку формулюють гіпотезу, а потім перевіряють її на комп’ютерній моделі.
Висновки. В ході дослідження виявлено, що використання комп’ютерних моделей, як засобів навчання на уроках фізики та в позаурочний час має беззаперечно позитивний вплив на процес навчання та рівень розвитку пізнавальної активності учнів. Проте, варто дотримуватися балансу між реальним та комп’ютерним (віртуальним) експериментом. Доведено ефективність використання комп’ютерних моделей в індивідуальній роботі учнів з фізики.
Ключові слова: комп’ютерні моделі (симуляції), фізика, заклади загальної середньої освіти, самостійна робота, індивідуальні завдання.

USE OF COMPUTER MODELS DURING INDIVIDUAL WORK OF PHYSICAL STUDENTS
Olga Slobodyanyk
Institute of Information Technologies and Learning Tools of the NAES of Ukraine

Formulation of the problem. The analysis of the results of external independent evaluation in recent years from the disciplines of the natural and mathematical cycle, in particular in physics, showed that the system of education needs dramatic changes. Rethinking requires not only the methodology of teaching natural sciences and mathematics, but also the means, methods and forms of teaching. The main objective of our study was to test the effectiveness of using computer models (such as Phet simulations) when working individually in physics.
Materials and methods. Methods of the analysis of pedagogical, methodological literature and dissertation research were used in the research process; the results of domestic and foreign experience on the use of computer models in the lessons of the disciplines of natural science were summarized. The system of individual tasks using computer models in physics was tested. Methods of comparative analysis of student performance were used.
Results. Having analyzed the pedagogical experience of using computer models in the science and mathematics cycle, we can conclude that students are better able to perceive and absorb information if its presentation is enhanced by the visual picture. Dynamic computer models have been found to be useful for checking homework, explaining new and consolidating learned material, as homework, or for individual work, and play a special role during a demonstration experiment or lab. Particularly relevant are models where real physical experimentation is not possible. Examples of individual tasks are divided into three levels of difficulty. In the sequential implementation of the students learn the material gradually from the simplest to the most complex, without losing the logical chain. Performing such tasks contributes to a better assimilation of theoretical material. Attention is drawn to the fact that when performing these tasks, students first formulate a hypothesis and then test it on a computer model.
Conclusions. The study found that the use of computer models as a means of teaching physics lessons and afternoons has an undeniably positive impact on the learning process and the level of students' cognitive activity. However, it is important to keep a balance between the real and the computer (virtual) experiment. The efficiency of using computer models in the individual work of physics students is proved.
Keywords: Computer Models (Simulations), Physics, General Secondary Education, Individual Work, Individual Tasks.

Список використаних джерел

1. Chang K. E., Chen Y. L., Lin H Y and Sung Y. T., Effects of learning support in simulation based physics learning. Computers & Education, 51(4), 2008. pp. 1486-1498.
2. Martin O. Steinhauser Computer Simulation in Physics and Engineering. EMI Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics, Ernst-Mach-Institut, 2012.
3. Saastamoinen K. and Rissanen A. Journal of Physics: Conference Series Understanding physical phenomena through simulation exercises, 2019.
4. Биков В. Моделі організаційних систем відкритої освіти: Монографія. Київ, Україна: Атіка, 2009.
5. Биков В., Лещенко М. та Тимчук Л. Цифрова гуманістична педагогіка. Київ: ІТЗН НАПН України, 2017. 181с.
6. Дементієвська Н. Відбір інтернет-ресурсів для формування дослідницьких компетентностей учнів при вивченні фізики в школі. Збірник матеріалів Звітної наукової конференції Інституту інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України. Київ: ІІТЗН НАПН України, 2019. С. 78-81.
7. Дронь В. Використання комп’ютерного моделювання при вивченні фізики як засобу для розвитку пізнавальної мотивації. Матеріали І Всеукраїнської науково-практичної Інтернет-конференції з міжнародною участю Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання: досвід, тенденції, перспективи, Тернопіль. 2017. С. 121-125.
8. Жалдак М. Комп’ютер на уроках математики. Київ, Україна: Техніка, 1997. 304 с.
9. Жук Ю. Дослідження впливу інформаційних і комунікаційних технологій на формування особистісних якостей учнів загальноосвітніх навчальних закладів Науково-методичний, інформаційно-освітній журнал „Вересень”. № 1, 2003. С. 18-21.
10. Заболотний В. Формування методичної компетентності учителя фізики засобами мультимедіа: монографія. Вінниця, Україна: Едельвейс, 2009. 454 с.
11. Закон України Про освіту. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2145-19
12. Литвинова С. Використання систем комп’ютерного моделювання для проектування дослідницьких завдань з математики. Фізико-математична освіта, 2018. Вип. 1 (15). С. 83-89. DOI 10.31110/2413-1571-2018-015-1-013
13. Литвинова С. Модель використання системи комп’ютерного моделювання для формування компетентностей учнів з природничо-математичних предметів. Фізико-математична освіта. 2019. Випуск 1(19). С. 108-115. DOI 10.31110/2413-1571-2019-019-1-017
14. Мястковська М., Пшембаєв І. Використання Phet-симуляцій для виконання домашніх завдань з молекулярної фізики Збірник наукових праць Кам'янець-Подільського національного університету ім. Івана Огієнка. Серія: Педагогічна. Кам’янець-Подільський, Україна 2016. Вип. 22. C. 204-207.
15. Слободяник О. Методика організації самостійної роботи студентів педагогічних університетів у процесі навчання фізики дис. канд. пед. наук, Кіровогр. держ. пед. ун-т ім. Володимира Винниченка, Кіровоград, 2012. 258 с.
16. Слободяник О.Використання Google сервісів для контролю самостійної роботи учнів Наукові записки. Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти. Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В.Винниченка, 2014. C. 28-34
17. Совкова Т. Застосування комп’ютерних симуляцій при вивченні розділу «Оптика» Методичні рекомендації для студентів Одеса, 2018. URL: http://dspace.pdpu.edu.ua/bitstream/123456789/2572/1/Sovkova%20Tetiana%20Sokrativna.pdf (дата звернення 15.10.2019)
18. Фізика і Астрономія. Навчальна програма для 10-11 класів закладів загальної середньої освіти. (рівень стандарту, профільний рівень) (наказ № 1539 від 24.11.2017 р.) URL:https://mon.gov.ua/ua/osvita/zagalna-serednya-osvita/navchalni-programi/navchalni-programi-dlya-10-11-klasiv (дата звернення 15.10.2019)