ОБУЧЕНИЕ НА УЧЕНИЦИТЕ В ЕЛЕКТРОННА СРЕДА, ЧРЕЗ СИМУЛАЦИОННИ МЕТОДИ

При обучението на учениците по природни науки в електронна среда от изключителна важност е използването на учебни демонстрации и симулационни методи, базирани в интернет пространството. Чрез тях се повишава нивото на познание и ученикът може да заеме активна роля в обучителния процес, а учителя има само насочващи и коригиращи функции. Така се намалява дистанцията между обучаем и обучител се намалява и се повишава ефективността на образователния процес.

За постигането на добър резултат при обучението на учениците по природни науки е много важно да се използват добри демонстрации и симулационни методи, базирани в интернет пространството, които подпомагат в голяма степен правилното и бързо възприемане на учебния материал. В електронна среда наличието на учебни демонстрации и симулационни методи при обучението придобива изключителна важност тъй като в ОРЕС обучител и обучаем са дистанцирани. Ако се използва електронна платформа, която предлага освен теоретично представяне на учебния материал и възможност за практически демонстрации и симулации, дистанцията в обучителния процес вече не е голям проблем. В случай че такава платформа дава възможност на ученика сам да извършва  опити и да прави изводи от практическата си дейност, резултатът от обучението по природни науки би бил много висок.

Университета на Колорадо е разработил електронна обучителна платформа, която отговаря в голяма степен на предизвикателствата при обучението в ОРЕС.

Платформата наречена “PhET interactive simulations” (Интерактивни симулации по физически образователни технологии) предоставя забавни, безплатни, интерактивни, базирани на научни изследвания   симулации. Симулациите са написани на Java, Flash или HTML5 и могат да се изпълняват онлайн или да се изтеглят на компютър. Всички симулации са с отворен код и са безплатни за всички ученици и учители.

PhET симулациите предлагат анимирани, интерактивни и подобни на игри среди, които позволяват изследване, подобно на учени. Те подчертават връзките между явленията от реалния живот и основната наука, правят невидимото видимо (напр. атоми, молекули, електрони, фотони) и включват визуалните модели, които експертите използват, за да подпомогнат мисленето си, като всички те подпомагат обучението и проучването на учениците, освен това са интересни и забавни.

Използването на платформата за PhET симулации при изучаване на природните нуки има следните предимства:

1. Педагогически полезни действия:

А.    Възможност  за промяна скоростта или да постави на пауза симулацията, за да се съсредоточи вниманието  върху важни функции;

Б.    Възможност  за по-лесно  настройване симулацията, отколкото с реалното оборудване;

В.   Възможност да се покажат ефектите от промени, които биха били невъзможни в реалния живот, като например увеличаване на силата на гравитацията.

2. Множество представяния:

А.   Възможност да се  видят неща, които са невидими в реалния живот,  като атоми, електрони, молекули или вектори – за да се разберат основните причини които стоят  зад експерименталното наблюдение;

Б.   Възможност  да се видят множество представяния в рамките на една и съща симулация – като графики, измервания или изображения. Тези представяния се променят с промяната на симулацията, за да помогнат за свързването на различни променливи и диаграми.

3. Динамична обратна връзка: Незабавна визуална обратна връзка от всяко действие в симулацията.
4. Интуитивен интерфейс:Симулациите са прости и лесни за използване, позволявайки фокусиране върху концептуалното разбиране. Може  да  се фокусира вниманието върху ключови характеристики,  да се въвеждат нови променливи една по една. Пренебрегват се конкурентните фактори, присъстващи в демонстрации и експерименти които се провеждат  на живо, както и  шума на околната среда.
5. Връзки в реалния свят: Симулациите свързват науката с ежедневния живот.
6. Предизвикателства и игри:PhET симулациите са проектирани да бъдат ангажиращи и забавни, предизвикващи изследване.
7. Скрита структура:  PhET симулациите са внимателно проектирани, за да предоставят скрити  насоки, така че учениците да следват продуктивни пътища на изследване, без да се чувстват напътствани.  Това се постига чрез внимателен избор на обхвата на симулацията, местоположението на обектите, интерактивността, обратната връзка.

 Метод на работа при използване на  PhET симулации:

1. Първо, запознаване на учениците със симулацията

• Проверява се сценария на симулацията, който виждат на екрана учениците и контролите които могат да се използват за да се направят промени в него.
• Не се описва всяка функция поотделно, но трябва да се акцентира върху промените които се правят в момента.

2. Съпоставяне на симулацията с учебните цели 

• Какво ще научат учениците?
• Поставяне на конкретни цели за измерими резултати.
• Подходяща ли е симулацията за тези цели?
• В определени случаи се виждат примерни учебни цели, изброени на уеб страницата на всяка симулация.

3. Създаване на симулационни сценарии, с цел насочване към конкретни  учебни цели 

• Изследване на причинно-следствените връзки в сценария на симулацията, води до подпомагане на учениците в техните разсъждения  върху включените фактори и концепции.

4. Изпълнение на симулацията.

• Демонстрациите, използващи PhET симулации, са най-ефективни, когато са съчетани с някакъв вид интерактивност.
• Когато учениците  гледатдемонстрация, без да си взаимодействати да говорят за демонстрираните концепции, те научават доста малко. В този случай учениците си мислят , че са разбрали идеята на демонстрацията, тъй като  изглежда позната или са разбрали обясненията на учителя по дадената симулация.
• Факт е, че учениците често не могат да отговорят на въпроси които изискват да се приложат знания и разбиране по съответната демонстрация.
• Учениците често дори погрешно тълкуват или помнят резултатите от демонстрация, която не отговаря на съществуващите им представи за това какво е трябвало да се случи.
• За да се увеличи въздействието на демонстрацията, използвайки PhET симулации , трябва да се направи интерактивна чрез дискусии и прогнози, които са  структурирани, или по-свободно организирани.
• Симулацията на PhET е експеримент в учебния час по даденият придмет. и учениците участват в проучване относно действията , които наблюдават в симулацията².

Използвани техники стимулиращи активното участие на учениците в демонстрацията чрез симулация PhET:

А. Улеснена дискусия в клас

• Водене на дискусии с целия клас, учениците задават въпроси относно симулацията
• Учителят ангажира други ученици в разсъждения по зададените въпроси  свързани с дадената  демонстрацията
• Насърчаване на  учениците да задават нови въпроси – Ако за първи път учениците са били помолени да предложат идеи ,може да им се помогне с подканващи въпроси  като : „ Ами ако…? ” или „ Ще бъде ли по-високо (или по-ниско), ако ние… ” или „ Какво трябва да променим, за да….? ” Колкото по-често се използват симулациите, толкова повече учениците ще се чувстват комфортно да задават спонтанни въпроси.
• Други ученици участват с прогнозив отговор на тези предложения и въпроси
• Тестване предложенията на учениците със симулацията, за да се  види дали резултатът съответства на техните прогнози.

Б. Инструкции от учител и избор  на верни отговори на  въпроси    

• Използване на въпроси с множествен избор и система за гласуване
• Задаване на въпроси на учениците, за да се задълбочи разбирането им за съдържанието

В. Интерактивни лекционни демонстрации

• Предоставяне на структурирани насоки за учениците, следвайки модел    „Предскажи-преживяване-отрази“ за всяка основна  идея.
• PhET симулациите са внимателно проектирани и тествани, за да бъдат лесни за използване и ангажиращи за учениците.
• Учениците научават най-много от симулациите, когато могат да контролират собственото си обучение, тестване и изследване на въпроси свързани със симулациите, индивидуално или в малки групи
• Практическото използване е особено ценно, когато  се има предвид целите на обучението, които са целеви умения и процедури, например проектиране на експерименти с контрол на променливи, тъй като учениците могат да практикуват тези умения директно със симулацията².

Начини за използване  на PhET симулации  от ученици

A. Улеснени анкетни дейности и работни листове за класа

– Създаване на кратки работни листове за дейности, фокусирани върху симулациите, с които групите да работят в клас . Тези дейности могат да се използват или за обучение на ученици по тема за първи път, или за изследване на тема по-подробно след учебен час.

– Учителят  може да се регистрира с целия клас и да улеснява дискусиите в класа периодично по време на дейността, за да гарантира, че всички ученици овладяват основните  идеи, преди да продължат напред.

Б. Домашни задачи

-Задаване на  въпроси за домашна работа, базирани на симулация, като част или от (i) подготовка преди часа, преди темата да бъде представена  в клас, или (ii) последващи действия след часа, където учениците се задълбочават в тема, която може да е демонстрирана предходния час.

-Дизайнът на PhET симулациите позволява на учениците  да се занимават с изследвания, дори без присъствието на учител, който да ги ръководи.

В. В лабораторни условия

-PhET симулациите могат да се използват в лабораторни условия, самостоятелно или в съчетание с настолен експеримент.

-Учениците  могат да правят измервания директно в симулацията.

-Учениците, които извършват измервания с помощта на реално оборудване, могат да  изследват същото явление в симулацията (със или без измервания).

-Учениците могат да направят сравнения между реалния свят и симулацията.

– PhET симулациите могат алтернативно да се използват като пред лабораторна подготовка, за да помогнат на учениците  да се запознаят с явлението, преди да съберат данни.

 

Изводи

– PhET симулациите са безплатни онлайн интерактивни симулации за преподаване и изучаване на наука;

–  Симулациите наблягат на визуалните модели, причинно-следствените връзки и множеството представяния;

–  Ефективни са, когато се използват като демонстрация в учебния час въздействието на тези демонстрации се увеличава значително, когато на учениците  се даде възможност да взаимодействат със симулациите;

–  Ученикът може да заеме активна роля в образователния процес; намалява се дистанцията между учител и ученик при обучение в ОРЕС.