ИНТЕГРИРОВАННЫЙ МОДУЛЬНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КАК СРЕДСТВО ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
DOI:
https://doi.org/10.32014/2026.2518-1467.1168Ключевые слова:
школьный физический эксперимент, виртуальные лаборатории, интегрированный модульный эксперимент, вариативность, автоматизация обучения, экспериментальная деятельностьАннотация
В настоящее время существует необходимость создания гибкого комбинированного подхода к проведению школьных физических экспериментов, так как существующие традиционная и виртуальная формы организации экспериментальной деятельности не выполняют в полной степени поставленные задачи в контексте цифровизации образования. Цель статьи — описать понятие интегрированного модульного физического эксперимента и обосновать целесообразность внедрения интегрированного модульного подхода к организации вариативной экспериментальной деятельности учащихся. В рамках исследования проведено анкетирование тридцати восьми учителей физики и студентов-практикантов из различных регионов Республики Казахстан, а также студентов и преподавателей Московского государственного университета технологий и управления им. К.Г. Разумовского. Анализ результатов опроса показал зависимость выбора формы организации физических экспериментов от методических, дидактических и технических условий. Неоднородность ресурсного оснащения школ, на данный момент, является значимым фактором, что становится одной из ключевых предпосылок данной работы. В результате качественного и количественного анализа анкетирования, сравнения данных с результатами отечественных и зарубежных исследователей, выявлена необходимость интегрированного модульного физического эксперимента, обеспечивающего вариативность уровня автоматизации и формы организации деятельности учащихся при сохранении инвариантного физического содержания. Предложенный методологический подход позволяет рассматривать экспериментальную деятельность как комплексную систему, адаптируемую к различным образовательным и техническим условиям. Применение подхода удовлетворяет потребность в комбинированном физическом эксперименте в школах Республики Казахстан при проектировании и проведении лабораторных работ. Это способствует развитию экспериментальных навыков, критического мышления и исследовательских компетенций учащихся. Закладывается основа для создания технического оборудования, которое будет применяться для реализации методологического подхода.
Скачивания
Библиографические ссылки
Antonelli, D., Christopoulos, A., Laakso, M., Dagienė, V., Juškevičienė, A., Masiulionytė-Dagienė, V., Mądziel, M., Stadnicka, D., & Stylios, C. (2023). A Virtual Reality Laboratory for Blended Learning Education: design, Implementation and evaluation. Education Sciences, 13(5), 528. https://doi.org/10.3390/educsci13050528
Brinson, J. R. (2015). Learning outcome achievement in non-traditional (virtual and remote) versus traditional (hands-on) laboratories: A review of the empirical research. Computers & Education, 87, 218–237. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2015.07.003
De Jong, T., Linn, M. C., & Zacharia, Z. C. (2013). Physical and virtual laboratories in science and engineering education. Science, 340(6130), 305–308. https://doi.org/10.1126/science.1230579
Finkelstein, N. D., Adams, W. K., Keller, C. J., Kohl, P. B., Perkins, K. K., Podolefsky, N. S., Reid, S., & LeMaster, R. (2005). When learning about the real world is better done virtually: A study of substituting computer simulations for laboratory equipment. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 1(1). https://doi.org/10.1103/physrevstper.1.010103
Fitriani, A. (2024). Comparison of the effect of using virtual laboratory based on PHET simulation and real laboratory in improving mastery of electronic concepts of physics education students. Tekno - Pedagogi Jurnal Teknologi Pendidikan, 14(2), 22–28. https://doi.org/10.22437/teknopedagogi.v14i2.37487
Göhner, M. F., Bielik, T., & Krell, M. (2022). Investigating the dimensions of modeling competence among preservice science teachers: Meta‐modeling knowledge, modeling practice, and modeling product. Journal of Research in Science Teaching, 59(8), 1354–1387. https://doi.org/10.1002/tea.21759
Gumilar, S., Yang, F., Leung, J., Amalia, I. F., Nasrulloh, I., Ismail, A., Saprudin, Hayat, M. S., & Nurdiana, D. (2025). Comparing the effects of Augmented Reality-Based inquiry worksheets and virtual inquiry labs on argumentation skills. International Journal of Human-Computer Interaction, 1–18. https://doi.org/10.1080/10447318.2025.2598044
Heradio, R., De La Torre, L., & Dormido, S. (2016). Virtual and remote labs in control education: A survey. Annual Reviews in Control, 42, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2016.08.001
Lahme, S. Z., Klein, P., Lehtinen, A., Müller, A., Pirinen, P., Rončević, L., & Sušac, A. (2023). Physics lab courses under digital transformation: A trinational survey among university lab instructors about the role of new digital technologies and learning objectives. Physical Review Physics Education Research, 19(2). https://doi.org/10.1103/physrevphyseducres.19.020159
Menchafou, Y., Aaboud, M., & Chekour, M. (2024). Effectiveness of virtual labs for physics learning in Moroccan secondary schools. International Journal of Interactive Mobile Technologies (iJIM), 18(15), 129–143. https://doi.org/10.3991/ijim.v18i15.48447
Mihret, Z., Alemu, M., & Assefa, S. (2022). Effects of blending virtual and real laboratory experimentation on Pre-Service physics teachers’ attitudes toward physics electricity and magnetism laboratories. Science Education International, 33(3), 313–322. https://doi.org/10.33828/sei.v33.i3.7
Moloi, M., & Matabane, M. E. (2024). Enhancing Physical Science Education: The integration of digital practical work in teaching electrodynamics for experiential learning. Research in Social Sciences and Technology, 9(3), 351–369. https://doi.org/10.46303/ressat.2024.64
Olympiou, G., & Zacharia, Z. C. (2011). Blending physical and virtual manipulatives: An effort to improve students’ conceptual understanding through science laboratory experimentation. Science Education, 96(1), 21–47. https://doi.org/10.1002/sce.20463
Papalazarou, N., Lefkos, I., & Fachantidis, N. (2023). The effect of Physical and Virtual Inquiry-Based Experiments on students’ attitudes and learning. Journal of Science Education and Technology, 33(3), 349–364. https://doi.org/10.1007/s10956-023-10088-3
Radianti, J., Majchrzak, T. A., Fromm, J., & Wohlgenannt, I. (2019). A systematic review of immersive virtual reality applications for higher education: Design elements, lessons learned, and research agenda. Computers & Education, 147, 103778. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2019.103778
Rutten, N., Van Joolingen, W. R., & Van Der Veen, J. T. (2011). The learning effects of computer simulations in science education. Computers & Education, 58(1), 136–153. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.07.017
Wang, Y., Zhang, L., & Pang, M. (2024). Virtual experiments in physics education: a systematic literature review. Research in Science & Technological Education, 43(2), 633–655. https://doi.org/10.1080/02635143.2024.2327995
Zhang, K., & Aslan, A. B. (2021). AI technologies for education: Recent research & future directions. Computers and Education Artificial Intelligence, 2, 100025. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2021.100025
Zharylgapova D.M., Almagambetova A.A., & Abitaeva U.A. (2024) Razvitie kompetencij obuchayushchikhsya v prepodavanii fiziki putem ispolzovaniya komp'yuternykh modeley [Development of students’ competencies in teaching physics through the use of computer models]. BULLETIN OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN ( THE BULLETIN), 411(5). https://doi.org/10.32014/2024.2518-1467.825 (in Russian)
