Використання принципу BYOD під час вивчення фізики

Про матеріал

У збірці розглядається принцип BYOD як підхід використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій, які значно підвищують ефективність навчального процесу на основі його індивідуалізації та інтенсифікації, урізноманітнюють форми контролю знань, допомагають у проведені лабораторних робіт та виконані навчальних проектів з фізики.

Брошура призначена для вчителів фізики.

Перегляд файлу

Використання принципу BYOD
під час вивчення фізики

Методичні рекомендації

Квадріціус Сергій Якович, учитель фізики та інформатики СтаніславськогоЗПЗСО

ім. К.Й. Голобородька

Використання принципу BYOD під час вивчення фізики. Методичні рекомендації. Укладач: Квадріціус С.Я.

Брошура призначена для вчителів фізики.

Зміст

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. Інформаційно-комунікаційні технології (ІКТ) та принцип BYOD в освітньому процесі

РОЗДІЛ 2. Використання інформаційно-комунікаційних технологій на уроках фізики

2.1. Розробка навчальних проектів з фізики за програмою основної школи

2.2. WEB-квести з фізики як засіб реалізації нових освітніх стандартів

2.3. Використання мобільних пристроїв для проведення фізичного
експерименту

2.3.1. Акселерометр (Accelerometer)

2.3.2. Гіроскоп (Gyroscope)

2.3.3. Барометр (Barometer)

2.3.4. GPS (Global Positioning System)

2.3.5. Магнітометр (Magnetometer)

2.3.6. Датчик освітленості (Light sensor)

Є дещо сильніше, ніж всі на світі війська:
це ідея, час якої прийшов.

В.Гюго

ВСТУП

Освіта на сучасному етапі, як і суспільство взагалі, вступила в нову еру – еру інформатизації та інформаційних технологій. Відповідно, постала потреба не тільки активного впровадження інформаційних технологій, але й ефективної їхньої інтеграції з іншими навчальним галузями.

Фізика служить теоретичною базою більшості галузей сучасного виробництва і має широке застосування в різних сферах людської діяльності [4; 7]. Система освіти кожної країни у своїй еволюції спирається на власну історію, традиції, рівень соціально-економічного розвитку, інститути соціально-політичної системи.

Наприкінці XX ст. почали відбуватися докорінні зміни в парадигмі й методології освіти, передумови й окремі елементи яких складалися протягом усього століття [7]. В умовах реформування освіти значна роль приділяється вихованню особистості, здатної до самореалізації, самовизначення, самоусвідомлення у реаліях сучасного життя [5]. Відбувається перехід від засвоєння інформації до формування якостей, необхідних для творчої діяльності та постійного засвоєння нової інформації. Основним орієнтиром освіти є формування творчої особистості, що здатна само розвиватися.[1]

Сучасне комп’ютерне обладнання надає можливість школярам оперувати з реальними та віртуальними моделями, конструкторами, що демонструють принцип роботи різноманітних приладів[4].

Молодь зацікавлена й потребує отримання відповідних політехнічних знань. Оскільки сучасні ІКТ цікаві й значущі для молоді, то вони повинні бути одним з основних змістових компонентів сучасної освіти.

Використання смартфонів на уроках фізики дозволяє успішно реалізувати принципи розвитку компетентностей з фізики. Важливим є, що кожен учень може виконувати відповідні завдання прикладного характеру з використанням смартфонів не тільки під час уроків, але й виконуючи навчальні проекти та самостійні дослідження в позаурочний час. Крім формування політехнічного складника предметної компетентності з фізики, відбувається формування ключових компетентностей, закладених Новою українською школою.

Оскільки робота сучасної техніки тісно пов’язана з використанням інформаційних технологій, а сама техніка використовуються практично у всіх сферах життєдіяльності людини, то це один з суттєвих мотивів здатних вплинути на формування ціннісних ставлень школярів. Це обумовлено тим, що школярі використовують щоденно різноманітну техніку, у тому числі комп’ютери та смартфони. Необхідність політехнічної освіти також обумовлена ситуацією на ринку праці, де не вистачає висококваліфікованих технічних спеціалістів. Водночас надлишок спеціалістів гуманітарного профілю (юристів, економістів тощо) створює значну проблему при їх працевлаштуванні й соціальну напругу на ринку праці.

В Україні заборону на використання мобільних телефонів під час навчального процесу запровадили у травні 2007 року і через сім років, у серпні 2014 року, скасували з метою поширення використання інформаційно-комунікаційних технологій. У школярів набір занять у смартфоні здебільшого однаковий: соцмережі, відео, музика і пошук інформації. Залучення смартфону як засобу навчання збуджує пізнавальний інтерес підлітка, сприяє розвитку критичного мислення та формуванню інформаційно-цифрової компетентності.

Учитель більше не є єдиним джерелом інформації, тому його роль змінюється. Інтернет дає дітям доступ до безкінечної кількості джерел, які потрібно вміти знайти і критично аналізувати та перевіряти.

Дидактичні проблеми і перспективи використання інформаційних технологій у навчанні досліджувала І. В. Роберт, психологічні основи комп'ютерного навчання визначив Ю. І. Машбіц, систему підготовки педагога до використання інформаційної технології в навчальному процесі запропонував і обґрунтував М. І. Жалдак. Американському вченому С. Пейперту належить ідея «комп’ютерних навчальних середовищ», на якій базується більшість сучасних навчальних комп’ютерних програм. Він досліджував можливості комп’ютера як засобу для розвитку розумової діяльності учнів.

Будувати кожен урок так, щоб у всіх учнів був стійкий інтерес, навчальна активність і бажання творити й пізнавати, експериментувати, формулювати й перевіряти гіпотези – завдання сучасного вчителя. Без застосування ефективних педагогічних ідей, інноваційних методів, комп’ютерних технологій при підготовці таких уроків тут не обійтися. Тому поряд із традиційними методами обов’язково треба використовувати інноваційні, що можуть активізувати активну енергію учнів, направивши її в потрібне русло. Важливу роль відіграє «дозування» традиційних та інноваційних елементів. Воно залежить від безлічі факторів, зокрема рівня навченості учнів, рівня педагогічного досвіду, інтелекту вчителя. Комбінуючи на уроках інноваційні і традиційні методи роботи, необхідно створювати умови для розвитку і саморозвитку особистості учня. Це допомагає:

сформувати міцні базові знання учня;
навчити, де учень може знайти необхідну йому інформацію з теми, спрямувавши та скоординувавши його самоосвітню діяльність;
сформувати необхідні вміння, щоб школяр міг якомога швидше знайти необхідну інформацію із застосуванням новітніх інформаційних технологій;
розвинути в учнів уміння фільтрувати інформацію на предмет виокремлення актуальної та корисної;
формувати вміння опрацьовувати, обробляти, редагувати інформацію застосовуючи сучасні інформаційні технології; аналізувати її, визначаючи закономірності, та, використовуючи їх, прогнозувати й робити висновки;
формувати вміння на основі аналізу попередньої інформації формувати власну точку зору;
формувати вміння генерувати власні оригінальні думки та ідеї.

Сьогодні вчитель повинен вміти використовувати такі педагогічні та інформаційно-комунікаційні технології, які сприяли б формуванню та розвитку ключових компетентностей.

РОЗДІЛ 1
Інформаційно-комунікаційні технології (ІКТ)
та принцип BYOD в освітньому процесі

З огляду на сучасні реалії, вчитель повинен вносити в навчальний процес нові методи подачі інформації. Виникає питання, навіщо це потрібно.

Вже давно доведено, що кожен учень по-різному освоює нові знання. Раніше вчителям важко було знайти індивідуальний підхід до кожного учня. Тепер же, з використанням комп’ютерних мереж і онлайнових засобів, школи отримали можливість подавати нову інформацію таким чином, щоб задовольнити індивідуальні запити кожного учня.

Необхідно навчити кожну дитину за короткий проміжок часу освоювати, перетворювати і використовувати в практичній діяльності величезну кількість інформації. Дуже важливо організувати процес навчання так, щоб дитина активно, з цікавістю і захопленням працювала на уроці, бачила плоди своєї праці і могла їх оцінити.

Допомогти вчителю у вирішенні цього непростого завдання може поєднання традиційних методів навчання та сучасних інформаційних технологій.

Інформаційно-комунікаційні технології – це поєднання інформаційних технологій з комунікаційними для вирішення різноманітних задач сучасного освітньо-інформаційного процесу.

Застосування сучасних інформаційних технологій у навчанні – одна з найбільш важливих і стійких тенденцій розвитку світового освітнього процесу.

Інформатизація істотно вплинула на процес придбання знань. Нові технології навчання на основі інформаційних і комунікаційних дозволяють інтенсифікувати освітній процес, збільшити швидкість сприйняття, розуміння та глибину засвоєння величезних масивів знань.

Сьогодні оснащення більшості комп’ютерних класів загальноосвітніх навчальних закладів не відповідає вимогам сучасності, до того ж, не завжди вчитель, який викладає фізику, має можливість проводити уроки або їх фрагменти в комп’ютерному класі. Програм та грантів, відповідно до яких школи можуть отримати сучасну техніку, не так багато, а тому більшість навчальних закладів лише мріють про нове обладнання й про те, як вони його використовуватимуть.

BYOD (Bring Your Own Devices – «візьми свій власний пристрій») – це принцип активного використання для навчальних занять смартфонів, ноутбуків, планшетів та інших цифрових пристроїв. Але ці пристрої не надаються навчальним закладом, а використовують власні пристрої школярів. Цей принцип прийшов до шкіл з бізнесу, де використання BYOD дає можливість залучати й утримувати талановитих робітників. Принцип BYOD має на меті зробити працівників щасливими, розширити їх права та можливості, зробити мобільними та підвищити продуктивність.

Саме тому й постає проблема навчання учнів використанню власних мобільних пристроїв для вирішення різних задач вже в загальноосвітньому навчальному закладі.

Усі ці чинники призвели до розвитку підходу BYOD, який використовують як в навчальних закладах, так і в інших установах, організаціях всього світу.

Політика BYOD дозволяє учням використовувати персональні мобільні пристрої, які можуть включати в себе ноутбуки, планшети, електронні книги, смартфони та навіть MP3-плеєри, як інструменти для навчання. Використання ідеї BYOD дозволяє учням працювати в режимі онлайн і в короткі терміни оброблювати отримані результати, проходити опитування, створювати власні закладки, входити в особистий кабінет без логіна і пароля і т.д.

Про високу ефективність використання підходу BYOD свідчить дослідження, проведене в 2010 році на базі 10 шкіл провінції Альберта (Канада). Його результати показали, що він сприяє підвищенню успішності учнів. Вчителі зазначили, що діти, які використовували свої власні пристрої, були уважнішими та більш старанними в своєму навчанні. І, оскільки учні вже були знайомі з пристроями, які вони використовували, вчителям не доводилося витрачати час на пояснення того, як використовувати цю технологію [3].

Серед переваг підходу BYOD для учнів виділяють наступні:

Пристрої є у більшості учнів.
Можна працювати на уроках, використовуючи замість комп’ютерів.
Можна працювати поза межами класу.
Пристрій завжди з собою і можна фіксувати будь-які моменти.
Можна виконувати завдання та навчатися будь-де в індивідуальному режимі.

Попри очевидні переваги для навчального закладу, педагогів та самих учнів, є небезпека виникнення проблем, з якими може зіштовхнутися педагог при впровадженні підходу BYOD:

Технічні. Необхідність фільтрування інформації, доступ до Інтернет, потреба у зарядці пристроїв.
Фізіологічні. Проблеми зі здоров’ям у дітей.
Соціальні. Наявність малозабезпечених батьків, їхня незгода.
Педагогічні. Неготовність вчителів працювати за такою технологією.

Отже, сьогодні популярності набуває підхід BYOD, який дозволяє використовувати наявні в учнів пристрої замість шкільних комп’ютерів.

РОЗДІЛ 2
Використання інформаційно-комунікаційних технологій на уроках фізики

Сучасний світ неможливо представити без комп’ютерних технологій, вони досить міцно влаштувалися практично в усіх сферах діяльності людини. Освітній процес не є виключенням.

Викладання фізики, в силу особливостей самого предмета, є сприятливою сферою для застосування сучасних інформаційних технологій. Інформаційні технології застосовуються як при проведенні уроків, так і в організації позаурочної діяльності учнів.

Головним є те, що залучення ІКТ в навчальний процес на будь-якому його етапі сприяє урізноманітненню предметної діяльності учнів, надає можливості для різнобічного саморозвитку особистості дитини, підвищує мотивацію при отриманні якісної освіти. ІКТ відкривають нові можливості для створення віртуального простору, в якому стає можливим демонстрування процесів, які в реальності недоступні в умовах класної кімнати.

Використання ППЗ дає можливість:

індивідуалізувати й диференціювати процес навчання за рахунок вивчення матеріалу з індивідуальною швидкістю;
здійснити контроль зі зворотнім зв’язком, діагностикою помилок і оцінюванням результатів навчальної діяльності;
здійснити самоконтроль і самокорегування;
здійснити самопідготовку учнів;
візуалізувати навчальну інформацію щодо процесів, які вивчаються;
провести експеримент в умовах імітації реальності;
формувати культуру навчальної діяльності.

Використання новітніх інформаційних технологій дозволяє раціонально розподілити час, відведений на вивчення конкретної теми з фізики, сприяє підвищенню емоційного сприйняття теоретичного матеріалу, підвищенню його інформативності, доступності та наочності. Але слід зазначити, що використання ПК учителем фізики не повинно обмежуватися тільки застосуванням готових програм, але й створенням своїх власних.

Поряд з цим вчитель повинен вміти використовувати такі педагогічні та інформаційно-комунікаційні технології, які сприяли б розвитку в учнів навчально-пізнавальної активності, самостійності, а також формуванню та розвитку ключових компетентностей. Серед таких технологій є технологія мобільного навчання з використанням принципу BYOD у процесі навчання фізики.

Існуючі електронні навчальні видання дозволяють не тільки візуалізувати різні явища та процеси, але й залучають учнів до процесу пізнання шляхом виконання інтерактивних вправ і творчих завдань, комп’ютерного моделювання.

Види використання ІКТ на уроках фізики:

Розв’язування задач в Excel.
Комп’ютерне моделювання.
Створення навчальних проектів.
Комп’ютерне тестування.
Лабораторний практикум з використанням мобільних пристроїв.
Комп’ютерні демонстрації.

У сучасних умовах засоби ІКТ виступають основним важелем при формуванні практичної складової професійної підготовки майбутнього фахівця. Формування цієї компоненти засобами ІКТ дозволяє учителям фізики поєднувати в своїй трудовій діяльності традиційні засоби навчання з ІКТ, що робить процес навчання більш інформативним, доступним, наочним.

Використання ІКТ розширює інтерпретаційне поле вивчення предмету:

отримання інформації з різноманітних джерел, аналіз інформації, культурні зразки;
поєднання традиційних джерел інформації та нетрадиційних;
новий рівень освоєння навчального матеріалу, що пов'язане з використанням зорової та адитивної наочності.

На уроках фізики учні можуть використовувати власні пристрої для того, щоб шукати інформацію в Інтернеті, працювати з текстами електронних книг (не обов’язково підручників), спільно з однолітками працювати над проектами, моделювати різні об’єкти, створювати спільні онлайнові дошки, документи, обробляти результати проведених досліджень як з допомогою онлайнових ресурсів, так і з використанням мобільних додатків, проходити тестування та багато інших.

У Станіславській ЗОШ І-ІІІ ступенів ім. К.Й. Голобородька застосовуються інформаційні технології на уроках фізики в наступних напрямах:

підготовка дидактичних матеріалів для уроків і позакласних заходів;
використання готових програмних продуктів з фізики;
організація роботи учнів над навчальними проектами;
проведення лабораторних робіт з використанням мобільних додатків;
розробка та проведення тестів з використанням WEB-сервісів;
використання qr-кодів.

Використовуючи метод проектів, роботу в групах і парах, можливості Internet, ми розкриваємо творчий потенціал учнів, які отримують мотивацію для особистісного розвитку і творчої самореалізації.

2.1. Розробка навчальних проектів з фізики за програмою основної школи

У пояснювальній записці до навчальної програми з фізики, затвердженої наказом Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 06.06.2012 № 664, з урахуванням змін, затверджених наказом Міністерства освіти і науки України від 29.05.2015 № 585 «Про затвердження змін до навчальних програм для загальноосвітніх навчальних закладів ІІ ступеня», зазначається, що навчальні проекти є ефективним засобом формування предметної й ключових компетентностей учнів у процесі навчання фізики. Навчальні проекти покликані сприяти формуванню вміння застосовувати набуті знання в практичних життєвих ситуаціях, спонукати учнів критично мислити.

У процесі розробки навчальних проектів з фізики потрібно керуватися класифікацією, запропонованою В. Шарко [15]:

за видами діяльності, до яких можуть залучатися учні під час роботи над проектом (проекти І типу);
за аспектами змісту навчального матеріалу (проекти ІІ типу);
змішані за напрямами змісту й видами діяльності.

Також враховувати досвід проектної діяльності з фізики та розробляти проекти І та ІІІ типів як дослідницькі, практико-зорієнтовані та творчі, а проекти ІІ типу – інформаційні.

Вибудовуючи навчальну діяльність учнів над проектом, необхідно пам’ятати, що вона підпорядковується закономірностям проектної діяльності та повинна відповідати класичним етапам проектування: етап орієнтування (установчо-мотиваційний) – етап розробки – етап реалізації проекту – етап оцінювання проекту.

На етапі орієнтування необхідно з’ясувати основну ідею проекту, обсяг та наявність обладнання, літератури для організації діяльності; окреслити знання, уміння та навички, якими володіють учні або мають здобути; визначитися з соціальним, культурним, економічним, екологічним значенням проекту; сформулювати навчальні цілі (навчальну, розвивальну, виховну); обміркувати способи створення мотивації учнів та методи організації їх діяльності.

Починаючи реалізацію навчального проекту, учитель повинен:

обґрунтувати актуальність та практичну його значущість;
мотивувати учнів до виконання проекту;
разом з учнями сформулювати мету проекту, вибрати проблемні питання (проблемне поле) для розкриття теми;
ознайомити учнів з етапами роботи над проектом, обґрунтувати важливість усіх етапів роботи й унікальності даного виду діяльності;
ознайомити учнів з графіком виконання проекту, видами робіт, у яких учні можуть брати участь та висвітлити особливості їх проведення;
попередньо ознайомити учнів з об’єктами дослідження (установками і приладами для проведення фізичних експериментів, таблицями, навчальними посібниками, довідниками, інструкціями до приладів, зразками оформлення проектної документації тощо);
переконати учнів у посильності тих досліджень, які необхідно виконати для досягнення мети проекту;
ознайомити учнів з вимогами щодо підготовки, проведення та оцінювання діяльності під час виконання досліджень, оформлення результатів.

Обмірковуючи способи створення мотивації учнів, необхідно надати перевагу тим способам мотивації, які спираються більше на внутрішні мотиви, ніж на зовнішні:

створення проблемної ситуації або демонстрація парадоксів, що запускають механізм пізнавальної мотивації;
спонукання до пошуку і знаходження розв’язку проблеми;
апелювання до життєвого досвіду учнів з виконання проектів у курсі природознавства та біології, що активізує накопичені позитивні емоції задоволення та проявляє потребу в такій діяльності;
створення ситуації успіху, що сприяє формуванню мотивів досягнення, самореалізації та отриманню задоволення від діяльності та її результатів.

Етап розробки проекту передбачає оформлення проектного завдання, планування роботи та містить такі кроки:

визначення проблемного поля;
визначення напрямів роботи;
формулювання завдань;
формулювання гіпотези про можливі результати і шляхи їх досягнення;
визначення способів інформаційного пошуку, джерел інформації, способів виконання проекту;
прийняття рішення про форму кінцевого продукту проектної діяльності.

Учителю необхідно заздалегідь обміркувати можливі варіанти тематичних питань, які важливо дослідити в рамках наміченої теми, продумати способи їх подання.

З метою організації діяльності учнів з вибору проблемного поля проекту доцільно застосовувати методи «Мозкова атака», евристична бесіда, колективне обговорення. Ефективним, також, буде обговорення з використанням прийому «Побудова дерева проблем», що створює візуальне сприйняття проблемного поля. Для ознайомлення з проектною діяльністю доцільно продемонструвати приклад проекту.

Розробляючи проектні завдання, потрібно передбачати такі, виконання яких вимагає застосування навичок дослідницької діяльності, сформованих у 5-6 класах, та завдань, які сприяють формуванню дослідницьких умінь засобами навчального предмету «Фізика» (уміння складати задачі з урахуванням практичних ситуацій, реалізованих у процесі проектної діяльності; постановки та проведення якісних та кількісних експериментів).

Під час прийняття рішення про форму кінцевого продукту проектної діяльності вчителю необхідно обґрунтувати практичну, теоретичну, пізнавальну значущість продукту. Також передбачити визначення кінцевої мети проектів (спільних, індивідуальних), врахувати, що найчастіше кінцевий продукт проектів з фізики має форму доповіді, саморобного приладу, рекомендацій щодо його використання, умов задач, відеозаписів експериментів, тощо.

Наступний крок – складання планів груп, які працюють над виконанням окремих завдань. Необхідно у плані:

визначити засоби і методи досягнення мети проекту;
визначити рівень дослідження теми проекту;
передбачити перешкоди;
розрахувати терміни виконання проекту;
розділити роботу на етапи;
вибрати процедури збирання та обробки результатів, сценарію презентації;
розподілити обов’язки.

Основна робота над проектом здійснюється за розробленим планом, який доцільно коригувати в ході роботи.

Для забезпечення діяльності учнів на етапі реалізації проекту вчителю необхідно здійснювати консультування учнів щодо знаходження джерел інформації та їх аналізу, методики постановки експериментальних досліджень, уточнення формулювань умов задач, висновків.

На етапі підбиття підсумків проекту потрібно вчителям, разом з учнями, здійснювати аналіз проектної діяльності учнів та поступово навчати учнів самостійно виконувати індивідуальний, груповий, колективний підсумок роботи.

Обов’язковим елементом виконання проекту є створення портфоліо. До портфоліо необхідно включити зміст проекту, план виконання проектного завдання з результатами його виконання, перелік підібраних та виконаних досліджень, проектний продукт (схеми приладів, результати експериментальних досліджень та ін.).

Завершується етап реалізації проекту підготовкою загальної презентації. Важливо під час презентації розв’язання експериментальних завдань наводити схему установки, методику проведення вимірювань, результати експерименту, похибки. При представленні теоретичних задач необхідно зазначити фізичну та математичні моделі задачі, обґрунтовувати їх вибір, показати методику проведення розрахунків та здійснити аналіз результатів.

Оцінювання навчальних проектів необхідно здійснювати індивідуально за самостійно виконане учнем завдання, особистий внесок у груповий проект або за повноту розкриття теми дослідження й презентацію індивідуального проекту.

Наразі зміщення акцентів зумовлює зміну технології оцінювання навчальних досягнень учнів. Під час оцінювання проектів необхідно змістити акценти в сторону застосування компетентнісного підходу та оцінити такі компетентності учнів: готовність і здатність до проектної діяльності, загальнонавчальні вміння та навички, уміння та навички роботи в співпраці, комунікативні та презентаційні вміння та навички. Оцінка вчителем роботи учнів над навчальним проектом повинна враховувати взаємооцінку учнів, оцінку керівника групи.

Застосування комп’ютерних технологій є невід’ємною складовою успіху навчального проекту.

Популярні технології створення проектів з використанням ІКТ:

Intel®Навчання для майбутнього;
Веб-квести.

На прикладах учнівських робіт чітко демонструється зв’язок між застосуванням комп’ютерних технологій та одержанням учнями нових знань (додаток 1).

2.2. WEB-квести з фізики як засіб реалізації нових освітніх стандартів

Використання комп’ютера у проектній діяльності учнів на уроці сприяє розвитку в дитини підвищеного інтересу до фізики, формуванню нових компетенцій, реалізації креативного потенціалу, а також дозволяє кожному учневі з року в рік поповнювати свої знання й формувати нові практичні навички роботи з комп’ютером на основі раніше здобутого досвіду.

Використання веб-квесту на уроках фізики урізноманітнює навчальний процес, робить його живим та цікавим, відкриває широкі можливості для реалізації вимог часу, досягнення нових освітніх стандартів. Отриманий учнями досвід у такому варіанті проектної діяльності в майбутньому буде корисним при вирішенні проблем самостійно і в команді. Під час роботи над проектом розвивається ряд компетенцій:

використання ІТ для вирішення професійних завдань (пошук інформації, оформлення результатів роботи у вигляді комп’ютерних презентацій, вебсайтів, баз даних тощо);
самоосвіта і самоорганізація; робота в команді (планування, розподіл функцій, взаємодопомога);
вміння знаходити декілька варіантів вирішення проблемної ситуації, визначати найбільш раціональний спосіб, обґрунтовувати свій вибір; навички публічних виступів.

Веб-квест (webquest) – це проблемне завдання з елементами рольової гри. Мета роботи в інтерактивному освітньому середовищі: організувати роботу, яка пов’язана з пошуком інформації на різних веб-сайтах, формувати ключові компетенції учнів. Особливістю Веб-квесту є наявність проблемного завдання, яке може відрізнятися ступенем складності та спрямоване на розвиток аналітичного і творчого мислення учнів. Існують різні типи завдань Веб-квестів (переказ, планування і проектування, самопізнання, компіляція, творче завдання, детектив, досягнення консенсусу, оцінка, наукові дослідження, переконання тощо). Результатом роботи є публікація мініпроектів учнів у вигляді веб-сторінок та веб-сайтів (локально чи в мережі Інтернет).

Веб-квест має певну структуру:

вступ (чіткий опис ролей учасників, орієнтований план роботи, огляд всього квеста);
завдання (чітко визначений кінцевий результат самостійної роботи: задана серія запитань, на які необхідно знайти відповіді; вказана проблема, яку слід вирішити; певна позиція, яка має бути захищена; вказана інша діяльність, спрямована на переробку і подання результатів, спираючись на зібрану інформацію);
список інформаційних ресурсів (посилання на адреси веб-сайтів з теми, які необхідні для виконання завдання);
опис процесу роботи, яку слід виконати кожному учаснику квеста; опис критеріїв та параметрів веб-квеста (критерії оцінки залежать від типу завдань, які мають бути розв’язані);
інструкція щодо виконання, яка маже бути подана у вигляді питань, що організовуватимуть навчальну роботу;
висновки (досвід, що був отриманий під час виконання самостійної роботи).

Необхідно звернути увагу на мотивуючу та пізнавальну цінність формулювання теми, розробку основного питання та проблемних питань навчальної теми. Вчителю слід сформулювати такі питання, відповіді на які виявляють дійсне розуміння учнями змісту предмета. Необхідно використовувати неординарні питання, чітко формулювати завдання, точно описувати послідовність дій, використовувати оригінальні ресурси, різноманітні задачі, орієнтовані на розвиток мислення. Критерії оцінки мають бути адекватні типу завдання.

Розроблено наступні веб-квести (додаток 2):

Українські фізики (https://sites.google.com/site/kvestzfiziki1/);
Сили в природі (https://sites.google.com/site/kvestzfiziki/);
Неймовірна оптика(https://sites.google.com/site/fiziluzia/).

Доступ до квестів учні отримують за допомогою qr-кодів (додаток 3).

Таким чином, використовуючи веб-квест, учні иають можливість:

самостійно здобувати знання, працювати за алгоритмом;
отримувати навики, використовуючи різні види діяльності;
користуватися різними інформаційними джерелами.

Пошук способів і розв’язків проблеми, раціонального варіанту, обґрунтування вибору розвивають критичне мислення, а також вміння порівнювати, аналізувати, узагальнювати, мислити абстрактно. В учнів підвищується мотивація, вони сприймають завдання як реальне і корисне. Розвиваються особисті якості учнів, такі як музичні, поетичні, художні здібності. Вміння працювати в команді є необхідними для виконання завдання. Учні працюють цілеспрямовано за маршрутом, головне не пошук інформації, а її використання.

Робота учнів у Веб-квест, вносить різноманіття у навчальний процес, робить його живим та цікавим. Учні отримують уявлення про глобальний інформаційний простір та його можливості, виконують завдання з фізики у новому форматі. На таких заняттях учні отримують чудову можливість поєднувати активний відпочинок з освоєнням комп’ютерних технологій, використовувати знання фізики в неформальній обстановці і в оточенні однолітків, вчаться долати перешкоди, вирішувати задачі.

2.3. Використання мобільних пристроїв для проведення фізичного експерименту

Використання нового покоління засобів навчання є одним з вирішальних чинників модернізації системи освіти [6]. Досягнення цієї мети передбачає створення та використання в навчальному процесі елементів мобільного навчання. Мобільне навчання проходить незалежно від місця знаходження і відбувається при використанні портативних технологій і таким чином зменшує обмеження із здобуття освіти по місцезнаходженню за допомогою мобільних пристроїв [6]. Ідея мобільного навчання заснована на використанні навчальних можливостей, що надаються мобільними технологіями. Такий метод найбільш актуальний, коли учень не знаходиться у заздалегідь визначеному місці і навчається, використовуючи ситуативний підхід і доступні йому ресурси. Мобільне навчання також дозволяє учням легко змінювати обстановку і умови навчання та поєднувати навчання в декількох навчальних закладах [5].

Сучасні смартфони та планшети – це потужні і складні пристрої з безліччю схем, плат і датчиків. Саме використання датчиків й може допомогти учням у проведенні навчальних досліджень. Мобільний пристрій дозволяє навчити школярів не просто вимірювати різні параметри навколишнього середовища, а й проводити аналіз і статистичну обробку результатів з допомогою спеціальних додатків. Сенсори сучасних мобільних пристроїв можна умовно розділити на три категорії: датчики руху, датчики положення і датчики навколишніх умов. До першого типу відносяться акселерометр і гіроскоп, до другого – магнітометр, GPS і датчик наближення, до третього – датчик освітленості. Перевірити, які датчики знаходяться у смартфоні чи планшеті, можна за допомогою програми Sensor Kinetics (http://goo.gl/gTLJyC).

Для реалізації поставленої мети кожен учитель підбирає необхідні програмні засоби, на сьогоднішній день їх в достатній кількості можна переглянути на Play Market або App Store.

Особливу увагу привертає мобільний додаток Physics Toolbox Sensor Suite.

Встановивши цей додаток, можна використовувати внутрішні датчики смартфонів і планшетів на базі різних ОС. Додаток здійснює збір інформації і запису, експорту даних у текстовий файл з розділеними комами значеннями (CSV), який може бути відправлений по електронній пошті або через Google Drive. Всі аналогові дані та залежності від проміжку часу (або на поточний час) будуються на графіку. Користувачі можуть експортувати дані для подальшого аналізу в електронну таблицю або інструменти креслення. Додаток також дозволяє створити генератор звукового тону. Меню дозволяє користувачеві змінювати висновок даних між такими датчиками:

G-Force вимір – ratio of Fn/Fg.
Лінійний акселерометр – прискорення.
Гіроскоп – кутова швидкість.
Барометр – атмосферний тиск.
Американські гірки.
Датчик наближення – періодичне рух і таймер.
Гігрометр – відносна вологість.
Термометр – температура.
Магнітометр – інтенсивність магнітного поля.
Датчик освітленості – інтенсивність світла.
Вимірювання звуку – інтенсивність звуку.
Генератор тону – генератор звукового тону.
Орієнтація в просторі – азимут, крен, нахил.
Стробоскоп.

Між усіма цими датчиками і показниками, що знімаються з них, можна зручно перемикатися в одному меню. Всередині програми всі дані наочно відображено на графіках. Користувачі вибирають один або кілька з зазначених вище датчиків для збору даних. Файли можуть бути легко пронумеровані перед експортом або збережені на SD карту пристрою для зручності подальшої організації і пошуку.[3]

Що стосується методичного супроводу використання додатку, то слід звернути увагу на англомовний сайт https://www.vieyrasoftware.net де розробники, а основною своєю місією вони вважають підвищення наукової освіти, виклали своє бачення на використання сенсорів мобільних гаджетів. Перейшовши за посиланням https://www.vieyrasoftware.net/browse-lessons учні зможуть не тільки виконувати цікаві та захоплюючі експерименти, а й підвищувати свій рівень англійської мови стосовно фізичних термінів.

Розглянемо приклади деяких з додатків.

2.3.1. Акселерометр (Accelerometer)

Термін «акселерометр» утворився від двох слів: латинського accelero – «прискорюю» і грецького metréō – «вимірюю» [1]. Його ще називають G-сенсором. Наявність цього інерційного датчика в планшеті чи смартфоні є важливою, оскільки дозволяє виміряти прискорення одночасно в декількох площинах (уздовж осей X, Y, Z). Це допомагає визначати положення пристрою в просторі, встановлюючи кут його нахилу відносно поверхні Землі. Завдяки акселерометру гаджет реагує на перевертання: альбомна орієнтація перетворюється на книжкову і навпаки. Крім того, пристрій реагує на струшування або удар. Прикладом використання такого датчику у навчальній дослідницькій діяльності може бути використання програми Sleep as Android (рис.1) для дослідження фаз сну у курсі біології в 9 класі (Тема 13. Формування поведінки і психіки людини). Акселерометр мобільного пристрою, який знаходиться поруч із людиною під час сну, реагує на рухи та визначає фази сну, фіксуючи дані в додатку та включаючи будильник у найбільш комфортний для пробудження час. Додаток для Android можна завантажити за адресою http://goo.gl/ayZRl2, аналогічний додаток для пристроїв на базі iOS – http://goo.gl/Dc2a7h.

Рис.2.3.1. Програма Sleep as Android для визначення фаз сну на Google Play

2.3.2. Гіроскоп (Gyroscope)

Альтернативою акселерометра є гіроскоп. Він також є інерційним датчиком. Його назва походить від двох давньогрецьких слів: γῦρος – «коло» і σκοπέω – «дивлюся». Гіроскоп – це пристрій, який здатний реагувати на зміну кутів повороту навколо трьох осей координат X, Y, Z, при цьому відстеження переміщення відбувається відносно трьох площин одночасно. Гіроскоп дозволяє визначити орієнтацію пристрою в просторі і пов’язує ці дані з віртуальним світом [3]. Використовується цей датчик при роботі програми Smart Measure (рис.2), призначенням якої є вимірювання висоти та відстані до об’єкта. Цей додаток (http://goo.gl/sYPG4g) можна застосовувати як на уроках математики (в 5 класі при вивченні теми «Натуральні числа і дії з ними. Геометричні фігури і величини» в процесі дослідження розмірів будівель свого населеного пункту; у курсі геометрії 8 класу при вивченні теми «Розв’язування прямокутних трикутників» для дослідження співвідношення кутів та сторін прямокутних трикутників в оточуючому середовищі), так і в курсі географії у 6 класі (Розділ 2. Земля на плані і карті) для визначення відстаней між об’єктами на місцевості.

Рис. 2.3.2. Програма Smart Measure для вимірювання висоти та відстані до об’єкта на Google Play

2.3.3. Барометр (Barometer)

Нарівні з акселерометром, гіроскопом і деякими іншими сенсорами в переважній більшості мобільних пристроїв є барометр. Ця назва виникла від давньогрецьких слів βάρος – «тяжкість» і μετρέω – «вимірюю». Цей датчик придатний для вимірювання атмосферного тиску, завдяки чому можна спрогнозувати погоду [2]. Для пристроїв з таким датчиком передбачено низку додатків (рис.3), які дозволяють не лише вимірювати атмосферний тиск, але й аналізувати виміри, будуючи графіки по днях і по годинах та прогнозуючи зміни погоди або самопочуття людини (http://goo.gl/vfUcHG). Подібні додатки доцільно використовувати в дослідницькій діяльності учнів 6 класу на уроках географії (тема «Атмосфера» розділу «Оболонки Землі»), фізики у 8 класі (тема «Барометри. Залежність тиску атмосфери від висоти» розділу «Взаємодія тіл»).

Рис. 2.3.3. Програми Barometer для вимірювання атмосферного тиску на Google Play

2.3.4. GPS (Global Positioning System)

Визначити місце розташування об’єкта можна по вишкам стільникового зв’язку, по Wi-Fi і за допомогою GPS. Приймач GPS корисний тим, що його можна використовувати не тільки для навігації або визначення координат місцевості, а можна сфотографувати місцевість і вказати її GPS-координати (геотеги). Також, знаючи, де користувач знаходиться в даний момент, програми для роботи з GPS мають функцію перегляду прогнозу погоди даної місцевості. Функціональність GPS можна використовувати в різних додатках, таких як My Tracks (http://goo.gl/KaZLTu), TraceMyTrack і подібних їм (рис.4). За допомогою цих програм запам’ятовується пройдений користувачем маршрут, швидкість руху, визначається відстань і витрачений час, а потім ця інформація прив’язується до карти. Такі функції можна використовувати на уроках географії у 8 класі при вивченні теми «Сучасні навігаційні системи», а також для дослідження фізичних навантажень на організм людини під час вивчення теми «Опора і рух» у курсі біології 9 класу. Останнє можливе завдяки наявності спеціальних Bluetooth-датчиків у смартфоні, що допомагають вимірювати пульс під час руху, та розраховувати надалі індивідуальний маршрут і швидкість руху, звіряючись зі своїми особистими показниками.

Рис. 2.3.4. Програма My Tracks для відслідковування переміщення об’єкта на Google Play.

2.3.5. Магнітометр (Magnetometer)

Це слово походить від грецького magnetis – «магніт». Датчик вимірює силу магнітного поля уздовж осей X, Y і Z, а також магнітні властивості матеріалів [4]. Використовувати такі датчики можна в процесі досліджень рівня магнітного поля під час вивчення курсу фізики в 9 класі (Розділ 3. Магнітне поле). Вимірювання можна здійснювати в різних місцях – в школі, вдома, на вулиці в різних куточках населеного пункту чи поза ним. Для цього доцільно використовувати один із додатків MetalDetector для Android (http://goo.gl/ihpS6e), зображених на рис.5.

Рис. 2.3.5. Програми MetalDetector на Google Play

Також магнітному датчику можна знайти й інше застосування, наприклад, використовувати як компас, здійснюючи навчальне дослідження з географії у 6 класі в процесі вивчення теми «Орієнтування на місцевості» розділу «Земля на плані та карті». Для цього доцільно використовувати програму Compass для Android (рис.6), яку можна знайти за адресою http://goo.gl/TjdljF.

Рис. 2.3.6. Програми Compass на Google Play

2.3.6. Датчик освітленості (Light sensor)

Цей сенсор автоматично регулює яскравість екрану, встановлюючи найбільш підходяще значення в залежності від умов освітлення навколо. Якщо гаджет знаходиться в темному приміщенні, то яскравість дисплея зменшується, щоб зайвий раз не дратувати очі. В результаті чого можна не тільки підвищити комфорт при роботі, але і збільшити час роботи батареї. У той же час при використанні пристрою в сонячну погоду, яскравість буде вищою, для того щоб інформація з екрану була зручна для читання. Датчики освітленості можна використати для дослідження рівня освітленості приміщення при вивченні курсу фізики в 7 класі (Розділ 3. Світлові явища). Для такої роботи можна використати такі додатки (рис.7), як Lux Metr, Light Meter, Luxmeter (http://goo.gl/jEhXcA) для пристроїв на базі ОС Android.

Рис. 2.3.7. Програми для визначення рівня освітленості на Google Play

На основі перерахованих додатків розроблено лабораторні роботи, приклад однієї з них наведено у додатку 4.

Важливим є те, що під час інтерактивних демонстрацій учні спостерігають і приймають участь в експериментах по всіх розділах шкільного курсу фізики, отримуючи можливість самостійно висувати гіпотези і робити висновки.

Основна мета учителя в даній діяльності – створити ситуацію успіху в засвоєні фізики, дати дитині можливість відчути радість досягнення результату, оцінити свої можливості і повірити в себе це підвищує мотивацію, розвиває пізнавальний інтерес, а також дозволяє учню відчути задоволення від навчання і рухатися далі – вперед.

ВИСНОВОК

Отже, використання мобільних пристроїв дозволяє значно урізноманітнити навчання учнів та допомогти у здійсненні навчальних досліджень при вивченні фізики.

Смартфон чи планшет разом із вбудованими у нього датчиками дозволяє здійснювати обчислення та аналізувати дані, отримані в результаті дослідження, а додатки, які при цьому використовуються, доступні для завантаження будь-якому користувачеві і є, переважно, безкоштовними.

Ринок додатків для мобільних пристроїв, оснащених датчиками, активно розвивається, проте більшість користувачів використовують їх для розваг або ж у повсякденному житті. Проте переважну більшість можливостей мобільних пристроїв разом із програмним забезпеченням можна використовувати для здійснення навчальних досліджень на уроках фізики. Вчителям на допомогу прийдуть датчики руху, положення, навколишніх умов разом з десятками програм для їх використання у процесі навчання.

Перспективними напрямками подальших досліджень можна вважати питання створення власних додатків для мобільних пристроїв, призначених для використання у процесі здійснення дослідницької діяльності.

Література

Андрєєва В.М., Григораш В.В. Настільна книга педагога.// Х.: Основа, 2006, 352ст.
Використання інформаційних технологій на уроках фізики. //Бібліотека журналу Фізика в школах України. – Основа, 2007, 200ст.
Використання інформаційних технологій на уроках фізики в основній школі. //Інтернет ресурси.
Державний стандарт базової і повної середньої освіти.
Карпова Л.Б. Використання персонального комп’ютера на уроках фізики. //Фізика в школах України. – Основа, 2008, №17, 32ст.
Мельник Л.С. Формування ключових компетентностей методами інтерактивного навчання. //Фізика в школах України. – Основа, 2008, №5, 32ст.
Наволокова Н.П., Андрєєва В.М. Практична педагогіка для вчителя. //Основа, Х.:, 2009, 120ст.
Національна доктрина розвитку освіти.
Рябченко Ж.В. Використання комп’ютера під час проведення уроків досліджень. //Фізика в школах України. – Основа, 2010, №11-12, 88ст.
Савгира С.М. Використання ІКТ на уроках фізики. //Фізика в школах України. – Основа, 2010, №18, 40ст.
Садкіна В.І. 101цікава ідея.//Основа, Х.:, 2009, 88ст.
Сіденко О.М. Застосування сучасних ІКТ під час проведення фізичного практикуму. Використання прикладного програмного забезпечення на уроках фізики з метою підвищення рівня навчання. //Фізика в школах України. – Основа, 2008, №4, 32ст.
Соловйова О.Ю. Використання комп’ютерних технологій у курсі фізики. //Фізика в школах України. – Основа, 2009, №3, 20ст.
Цодікова С.О. Використання персонального комп’ютера на уроках фізики. //Інтернет ресурси.
Шарко В.Д. Сучасний урок. //К.: 2006, 224ст.

Ресурси Інтернету

1. https://www.vieyrasoftware.net

2. https://rastishka.ua/parent/contests

3. https://sites.google.com/site/moadomaska

Додатки

Додаток 1

Скриншоти презентацій звітів навчальних проектів з фізики
за програмою «Intel®Навчання для майбутнього»

Додаток 2

Скриншоти WEB-квестів

Додаток 3

QR-коди

QR-код WEB-квесту «Українські фізики».

QR-код WEB-квесту «Сили в природі».

QR-код WEB-квесту «Українські фізики».

Додаток 4

Лабораторна робота (фрагмент)

Тема. Дослідження звукових коливань різноманітних джерел звуку за допомогою сучасних цифрових засобів

Мета: з'ясувати зв'язок між характеристиками звукової хвилі (амплітуда, частота) та гучністю й висотою звуку.

Обладнання Смартфон з додатком Physics Toolbox Sensor Suite,

Хід роботи

1. Ознайомтеся з інструкцією з безпеки під час проведення робіт у кабінеті фізики. Учні отримують сигнал певної частоти від учителя. Цифрове значення частоти вираховують самостійно за рис. 5.

2. Ознайомтеся із теоретичними відомостями.

Звук — це механічна хвиля в пружних середовищах, частота якої лежить у межах 20-20000 Гц. Звук випромінюють тіла, що коливаються з відповідною частотою, їх називають джерелами звуку. Коливання джерела звуку створюють періодичні зміни тиску в середовищі, яким поширюється хвиля.

Типовий графік звукового сигналу ілюструє зміну тиску з часом у зоні спостереження. Він має форму хвилястої лінії (рис. 1) і демонструє коливальний характер зміни тиску: зони підвищеного тиску чергуються із зонами зниженого тиску.

За графіком можна оцінити:

тон звуку — визначається частотою v (періодом Т) звукової хвилі (рис. 2);
гучність звуку — визначається амплітудою А звукової хвилі (рис. 3); амплітуда показує, як змінюється значення тиску в зоні спостереження порівняно з початковим (до виникнення звукової хвилі).

3. За допомогою генератора тону генеруємо коливання певної частоти (рис.4).

Рис. 4. Рис. 5.

4. Для отримання графіка коливань використовуємо осцилограф, який входить до комплекту даної програми. Отримавши знімок програми – починаємо його аналізувати відповідно до завдань лабораторної роботи (рис.5).