В период «дистанта» в образовании актуальным стал вопрос наличия эффективных инструментов решения образовательных задач для учеников и учителей в новых условиях. На первом этапе, конечно, главный вектор был направлен на поиск платформ, обеспечивающих дистанционное общение педагога с учащимися, и формирование навыков работы с ними. Однако очевидно, что в основе концепций изучения физики, химии, биологии, геометрии важное место занимает исследовательская деятельность. Как в условиях «дистанта» и отсутствия реального инструментария для демонстраций у учителя и для исследований у ученика организовать учебный процесс, не превратив его в показ картинок и решение задач?
Безусловно, необходим специальный инструмент, которым вполне могут стать виртуальные лаборатории, разворачиваемые в Библиотеке Московской электронной школы. Их концепция основана на предоставлении учителю и ученику доступа к коллекциям виртуальных приборов, объектов и инструментов с настраиваемыми параметрами. Пользователь самостоятельно подбирает средства, планирует эксперимент, а режим симуляции отображает ход процессов на лабораторном столе в соответствии с заложенными в программный код физическими законами. Таким образом демонстрационный эксперимент и лабораторные работы становятся неотъемлемой частью дистанционных уроков.
Коллекции приборов и инструментов виртуальных лабораторий разделены по принадлежности к предметным областям и/или их разделам. Есть математические — «Планиметрия», «Стереометрия», «Графики функций»; есть физические — «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика», «Электродинамика», «Оптика». Инструментарий лабораторий проектировался исходя из необходимости реализации нескольких сценариев их использования учеником и учителем.
Сценарий № 1. «Готовимся к лабораторной работе»
Каждый из нас, какую бы роль в учебном процессе ни выполнял — ученик, учитель, родитель, помнит школьные «лабораторки», а главное — домашнее задание, предшествующее им: «Подготовиться к лабораторной работе». Что значит «подготовиться»? Прочитать план выполнения, вывести формулы? Как учитель физики, понимаю, что самое ценное в подготовке — это усвоение порядка действий при проведении лабораторного исследования. Важна как верная последовательность сборки установки, так и ход проведения измерений и наблюдений и, конечно, получение ожидаемого результата. Все это как раз и составляет содержание подготовки к лабораторной работе с использованием виртуальной лаборатории.
Не секрет, что при проведении лабораторных работ (а при наличии виртуальных лабораторий — уже и на этапе подготовки к ним) у учеников возникает вопрос: «А что, если?..» Действительно, почему для проведения исследования взяты именно эти принадлежности, отобраны именно такие приборы? Это естественный вопрос, с которого для школьника может начаться путь в исследования. В виртуальной лаборатории изменить параметры объекта, внешние условия возможно, а значит, созданы все условия для поиска ответов!
Сценарий № 2. «Я не знаю, как это решать»
Школьные задачники по физике, геометрии, химии в привычной для учителей и родителей форме, на мой взгляд и по опыту работы, чужеродны современным школьникам. В эпоху цифровизации переход от текста к визуальному образу задачной ситуации с использованием динамических моделей может стать эффективным инструментом ее анализа, или, говоря привычным языком, позволяет понять, о чем задача. Виртуальная лаборатория приучает начинать решение задачи не с поиска формул, а с создания динамической модели планиметрического или стереометрического чертежа, построения динамического графика функции, уравнения или системы уравнений, электрической цепи, оптической схемы или модели, описанной в задаче по механике или термодинамике. Такой формат работы позволяет создать условия для комфортной самостоятельной работы школьника с задачной ситуацией, обнаружить функциональные связи между ее элементами.
Оба описанных сценария являлись основой проектирования функционала виртуальных лабораторий до «дистанта». Очевидно, что такие сценарии использования «виртуалок» в ходе реализации дистанционного обучения существенно дополнят образовательный процесс. Ведь инструментарий виртуальных лабораторий позволяет педагогу и школьнику использовать и демонстрационный, и лабораторный эксперименты, а также практикумы.
Однако несмотря на то, что современные технологии позволяют сделать виртуальные эксперименты очень реалистичными, а может быть, именно поэтому, необходимо четко понимать и риски использования такого инструмента. Попробуем обсудить их и предложить пути их минимизации.
1. «Эффект Матрицы»
Главное — не допустить у учеников мысли о том, что виртуальный эксперимент позволяет установить физические и иные закономерности природы! Виртуальный эксперимент протекает на основе математических соотношений, заложенных в программу. Поэтому при его проведении возможны два сценария:
а) в «нулевом» эксперименте устанавливается, что симуляция протекает в соответствии с определенным физическим законом, а следовательно, при проведении исследования можно использовать его результаты в качестве нового знания;
б) задача для лабораторного исследования должна иметь формулировку: «Соответствует ли протекание виртуального эксперимента тому или иному физическому закону?»
2. «Наука на кончиках пальцев»
Виртуальные лаборатории не должны стать альтернативой чувственному восприятию мира. Несмотря на всю реалистичность процессов, протекающих на экране компьютера или смартфона, у школьника должен формироваться опыт тактильного восприятия. В данном случае современные средства наблюдения и измерения — датчики смартфона, специализированные программные продукты для обработки видеофайлов и фотографий — могут расширить возможности натурного эксперимента. Виртуальные же лаборатории могут выступать только как инструмент моделирования исследуемого процесса в идеализированных условиях: без диссипативной среды, без теплообмена с окружающей средой и т. п.
3. «Эффект шахматной пешки»
В одной из своих лекций американский ученый, лауреат Нобелевской премии по физикеРичард Фейнман провел аналогию между познанием физических законов и обучением игре в шахматы, общий смысл которой можно перевести так: «Мы учимся, наблюдая за игрой профессионалов. Но они играют очень быстро, и нам трудно уследить за их ходами… Мы улавливаем только некоторые правила». Так и в работе только с виртуальными лабораториями у школьника нет возможности увидеть влияние факторов или эффектов, не заложенных в модель. Чтобы избежать этого, необходимо дополнительно проводить соотнесение результатов, полученных в виртуальном и реальном экспериментах.
В заключение хотелось бы обратиться к высказыванию Константина Дмитриевича Ушинского: «В деле обучения и воспитания, во всем школьном деле ничего нельзя улучшить, минуя голову учителя». Виртуальные лаборатории — всего лишь инструмент, который только в умелых руках мастера позволит достичь нового результата.
текст: А. Марко, И. Марко, С. Лакомкин
фото: Н. Арефьева
Загрузка...
