ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕЙМИФИКАЦИИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ КРИТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ И НАВЫКОВ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ В ПРЕПОДАВАНИИ ХИМИИ В СТАРШИХ КЛАССАХ

Введение

XXI век – время передовых технологий, когда каждый маленький ребенок знает, как нужно правильно обращаться с любой техникой. Передовые технологии открывают дорогу всему интересному: видео в Интернете, аудиокниги, различные мультфильмы и фильмы. Детская психология, привыкшая ко всему этому, может считать школу и обучение скучными, как следствие дети попытаются сбежать с уроков. Карантин по всему миру, который был в 2019–2020 годах, все еще имеет свои последствия. Во время онлайн-обучения дети имели возможность отвлекаться от урока, тем самым снижая качество образования. Все это приводит к ухудшению памяти, плохому поведению, низким оценкам и снижению мотивации. Чтобы предотвратить все эти последствия, учителя будут пробовать разные новые способы привлечения внимания и интереса учеников. Одним из таких способов является геймификация.

Прогрессивной образовательной стратегий, используемой в процессе онлайн-обучения, является геймификация, которая привлекла к себе большой интерес в последние десятилетия из-за ее потенциального влияния на улучшение вовлеченности и удовольствия пользователя. Геймификация – это метод, при котором различные игровые стратегии и механики используются в неигровых контекстах для повышения вовлеченности и мотивации пользователя. Данный способ ищет методологию для вовлечения пользователей в интерактивную систему, мотивирующую их участвовать в процессе определенной деятельности. Центральная идея заключается в том, чтобы выбрать элементы из игр и внедрять их в реальные жизненные ситуации, часто для мотивации определенного поведения, стремясь поддерживать и поощрять пользователя к участию в целевом поведении, таком как участие в учебной деятельности [3].

Цель этой статьи – найти подходящие игры для темы химии, чтобы в конце урока ученики могли достичь высоких результатов знаний по изучаемой теме. Актуальность темы данной работы связана с проблемой мотивации интереса ученика по отношению к содержанию урока. Методы решения этой проблемы инновационным способом помогут всем, как учителю, так и ученикам.

Вопросы для исследования:

Как геймификация влияет на критическое мышление и навыки решения проблем у учеников старших классов при изучении химии?

Какие элементы геймификации наиболее эффективны для поощрения мотивации и интереса учеников к изучению химии?

Каковы различия в результатах обучения учеников после внедрения игровых подходов к преподаванию химии?

Обзор литературы

Chans, G.M. et al. (2021) предложили улучшить образовательную стратегию, используя геймификацию для преодоления трудностей в обучении. В статье также отмечено, что предыдущие исследования в области геймификации были успешными в демонстрации профессиональных способностей студентов с увеличением их активности во время урока. Эти результаты побудили создать геймификацию в курсах бакалавриата по химии под названием «Основы структуры и трансформации материи» и «Анализ структуры и трансформации материи» в 2020–2021 учебном году в Мексике. Согласно описанию, для их системы геймификации использовались три принципа: автономность, связанность и компетентность. В проекте использовались долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные мероприятия с такими инструментами, как опрос и предварительное, последующее тестирование, для достижения целей и получения ответов на исследовательские вопросы. В результатах, полученных в результате предварительного, последующего тестирования, в конце увеличилось количество студентов, получивших высокие баллы. В опросе большинство студентов написали о хорошем расположении к геймификации, описав ее как инструмент для концентрации и мотивации, а также эффективный для учебы. Как отметили авторы, наиболее эффективным и интересным в методологии геймификации для студентов были жетоны, поощряющие участие студентов в каждом уроке. В противном случае наименее эффективными были интеллект-карты из-за большой нагрузки вместе с другими предметами. В заключение авторы предлагают использовать методологию геймификации в разных обстоятельствах, классах и предметах [3].

В случае Luffi, A. et al. [6] целью исследования было: получить игру для использования в углеводородных обучающих средах на основе эффективности, практичности и валидности игры. Для достижения этой цели авторы сотрудничали со студентами из East Java High School-Indonesia. Для создания игры использовался метод исследований и разработок (R&D), состоящий из трех этапов, таких как: 1) предварительное исследование, 2) разработка продукта и 3) тестирование. Для проверки надежности результатов в статье были выполнены расчеты с использованием программы SPSS. В ходе проверки расчетов было доказано, что игра Hydrocarbons Chem-Rush валидна для использования, набрав валидность с диапазоном 73,33 % – 93,33 %. Таким образом, авторы показали точные данные для использования в дальнейших новых проектах. Созданная игра показала высокие результаты при проверке результатов обучения студентов с использованием Теста Колмогорова-Смирнова. Методом проверки мотивации студентов был опросник с четырьмя аспектами, по всем отметкам студенты после игры показали результаты выше 70 %. По словам автора, несмотря на возраст старшеклассников, игры любят практически все, в связи с этим созданная новая игра увенчалась успехом и может быть использована как альтернативный вариант обучения химии [6].

Для достижения более обширных знаний в этой области автор настоящей статьи предлагает прочитать научную работу Otman, M. et al. [8]. В ней авторы начали изучать реакцию студентов на интеграцию геймификации в естественнонаучное образование. На основе метода ADDIE были созданы занятия CHEM-XPLORACE, состоящие из четырех игр, каждая из которых представляет различные аспекты химии, от создания песен с химическими терминами до правильного формирования химических терминов. Данные были получены от студентов преддипломного курса по естественным наукам в Universiti Teknologi MARA. Для достижения целей и проверки этого использовался пред-, пост-опрос. Результаты работы показали положительное влияние на студентов, а также рост понимания важности химии в повседневной жизни. Несмотря на это, в ходе работы были выявлены ограничения, первая эффективность. Авторы отметили, что он будет отличаться из-за разной студенческой популяции и образовательных контекстов. В ходе опроса было отмечено небольшое снижение интереса студентов, в то время как более точные данные сложно определить из-за того, что исследование проводилось без контрольной группы. Это показывает, что стоит учитывать множество факторов, которые влияют на восприятие студентов. Полученные результаты, несмотря на ограничения, показывают, что CHEM-XPLORACE развивает групповую работу, коммуникацию, лидерство и повышает эффективность обучения химии с использованием визуальных и кинестетических элементов [8].

В статье Ares, A. et al. [2] были рассмотрены и сравнены результаты, полученные с помощью инструмента Kahoot! и традиционного метода обучения. Цель состояла в том, чтобы повысить понимание инструмента Kahoot! для дальнейшего использования оценки в ХИМИЧЕСКОЙ СТЕПЕНИ. Гипотезы, выдвинутые в статье, включают такие моменты, как инструмент помогает процессу обучения, игры приносят хорошие результаты и эффективность инструмента Kahoot! зависит от частоты анкетирования. Для участия в эксперименте были приглашены студенты третьего курса химического факультета, и для надежности полученных результатов студенты были одного возраста с доступом к предыдущим записям. Результаты показывают заметное улучшение оценок на выпускном экзамене по сравнению с прошлогодними оценками студентов, которые не использовали инструмент Kahoot! в процессе обучения. То же самое можно сказать и об участии студентов в игре. В ходе эксперимента было сказано, что участие в игре не является обязательным, поэтому не все участники были вовлечены в игру. Для дальнейшего улучшения результатов авторы предлагают провести более обширное исследование, поскольку данная работа была пилотной. По мнению автора данной статьи, здесь есть ограничения, в технических случаях, например, нет доступа к Интернету, или гаджеты выключены. Все вышеперечисленные ограничения могут негативно повлиять на результаты и получить другие показатели [2].

Чтобы облегчить процесс изучения химии, Mellor K.E. et al. [7] придумали игру, которая мотивирует студентов и повышает их знания в области зеленой химии. Эта бесплатная игра предлагается для использования студентам бакалавриата по специальности «Химия» или непрофильной специальности. Игровой дизайн состоит из 12 принципов зеленой химии. Он улучшен за счет внимания к развлечениям. В статье предлагаются способы, с помощью которых игра может быть интегрирована в учебную программу, как занятие, домашнее задание или дополнительная информация. Она подходит для всего по одной причине – цель игры напрямую связана с уровнями таксономии Блума. Реализованное нововведение облегчает процесс интеграции учебной программы учителям. Игра состоит из двух уровней, у игроков есть выбор уровня, в связи с этим уровень игры будет усложняться. Энтузиазм студентов увеличивается от фактора создания различных материалов. С помощью полученной обратной связи от игры можно улучшить состав или качество материала. Авторы утверждают, что это главная особенность игры. Исходя из этого, можно утверждать, что онлайн-игра облегчает понимание концепций зеленой химии для студентов, помогает создать безопасную среду обучения, а также концепции реальных жизненных сценариев с зеленой химией [7].

Статья Al Ghawail E.A. et al. [1] направлена ​​на создание различных игровых дизайнов в технологии Kahoot! Кроме того, в статье изучаются способы определения эффективной способности студентов к обучению в классе, вне класса и использования теории психологии в связи с мотивацией студентов. В качестве образца были выбраны студенты первого курса фармацевтического колледжа Исламского университета Аласмарья, Ливия. Исследование контролирует процесс обучения с помощью игрового обучения. В процессе анализа данных отмечено использование шкалы Лайкерта, Schronbaskhs alpha, программного обеспечения IBM SPSS Statistics 20.0. Полученные данные сводятся к тому, что Kahoot! обеспечивает более постоянное обучение по сравнению с традиционными методами, помогая легко обучать, и облегчая процесс получения информации для преподавателей о том, на сколько вопросов ученик ответил правильно. Авторы пишут, что это поможет определить уровень ученика на данный момент. Статья в результатах показала большую вовлеченность учеников в уроки, высокие показатели конкуренции, что привело к усердной подготовке к урокам. Кроме того, конкуренция среди учеников была последовательной в выводах. В ограничениях авторы упомянули, что из-за количества выборок полученные результаты не применимы ко всем лекциям с использованием технологии Kahoot!. Интересные моменты, которые произошли во время использования технологии Kahoot!, увеличили динамичность учебной среды и конкуренцию среди учеников, тем самым оказав положительное влияние в конце исследования [1].

da Silva Junior, J. N. et al. [4] в своей статье взял за цель мотивировать студентов на низких позициях, тем самым улучшив обучение студентов. Наиболее интересным является обучение студентов определению химического состава неназванного препарата. В качестве объекта были выбраны студенты бакалавриата химии и фармации. В игре есть три различных рейтинга, в ходе которых игрок получает награды, тем самым повышая свой рейтинг. Отличительной чертой игры является «Неуспешный студент». Смысл заключается в том, чтобы выбрать одного студента неуспешным из первой пятерки обучающихся, в качестве награды дается шоколадка. По мнению авторов, это повышает мотивацию студентов достичь вершины, тем самым став неуспешным. Читая статью, можно увидеть, что авторы опирались на популярные среди студентов игры, тем самым потребляя сервис собственной игры. Например, это можно увидеть в смене аватаров, или в финальном боссе. Полученные награды были разными: студентам на низких позициях добавляли больше очков, чем другим студентам. Однако авторы утверждают, что жалоб по этому поводу не было, поскольку всем игрокам давали дополнительные очки. А в конце семестра лучшим игрокам вручали настоящий трофей в знак признания их победы. Для проверки эффективности игры авторы использовали шкалу вовлеченности пользователей (UES-SF). При сравнении традиционных методов с игрой особой разницы не было. При чтении можно заметить некоторые ограничения. Во-первых, сменив традиционные методы на динамичную игру, студенты оставались под давлением из-за навязанного динамизма. Во-вторых, количество студентов, выбравших традиционные методы, подсчитало неудобства геймификации как мало времени на решение задач, изучение нового контента и производительность студентов. В заключение авторы могут изменить игру по желанию студентов [4].

В своем обзоре литературы Koivisto J. et al. [5] взяли за цель теоретизацию программы исследования геймификации вместе с мотивационными информационными системами. Автор использовал ключевое слово «gamif» при поиске информации, что означает геймификацию или gamify. Затем процесс продолжился с категорией, все статьи не на английском языке были удалены, затем они были отсортированы по типу публикации, полноте исследования и наличию эмпирических данных. Список был сужен в связи с копиями статей, также не имеющих связи с геймификацией. Таким образом, автор проанализировал 273 научных работы. В статье упоминалось, что интерес к теме возрос с 2011 года. Несмотря на это, по словам автора, никто не может знать, будет ли количество работ по теме геймификации продолжать расти. В конце анализа выяснилось, что большинство эмпирических работ использовали количественные методы исследования, затем идут смешанные методы, а меньшинство оказалось качественными научными работами. Автор также упомянул о связи между геймификацией и мотивацией. Резюме таково: исследования геймификации в значительной степени были сосредоточены на том, как люди видят и чувствуют эти системы – являются ли они забавными, полезными и мотивирующими. По сравнению с психологическими результатами, типы поведения, рассмотренные в исследованиях, были меньше. Большинство исследований рассматривали то, как люди использовали систему или насколько хорошо они это делали. Наиболее распространенными мерами были производительность, связанная со временем, и то, насколько хорошо или насколько хорошо люди вносили вклад в систему [5].

В большинстве случаев в областях исследований есть много «пробелов», и технология геймификации не является исключением. В статье Swacha J. [9] цель состоит в том, чтобы найти такие пробелы и закрыть их. Для начала было решено провести опрос, состоящий из трех частей. В первой части было проанализировано количество публикаций на трех сайтах. Google^*Scholar показал самую большую публикацию в 2019 году. Но для дальнейшего анализа был выбран Scopus. Автор объясняет это тем, что там есть статьи, которые могут ответить на все вопросы. Основной анализ показывает, что наибольшее количество публикаций у США и Великобритании. Поскольку областью наибольшего интереса к геймификации и образованию была информатика. А наиболее распространенным типом публикации является конференция. Автор кратко объяснил результаты упомянутого отсутствия доминирования между учреждениями в публикациях, и нет пробелов между частыми авторами или лидерами. Многие ситуации означают, что автор является основным участником в области геймификации в образовании. Это метод эффективной исследовательской коммуникации [9].

В этой работе Йылдырым И. и др. [10] исследуют элементы для эффективной интеграции геймификации в образовательный процесс. Для выявления результатов автор решил использовать метод метаанализа. Объектом были более 3000 студентов из разных стран. Исследование проводилось с использованием разных игр в разных концепциях. Каждая игра включала в себя различные элементы, такие как мотивация, относительность, динамика, эстетика и другие. При определении результатов использовалось общее значение размера эффекта, полученное число показало положительное влияние на успеваемость учащихся. В целом, используя омега-квадрат значения Хеджеса, было рассчитано 7,2 % положительного значения, что повысило успеваемость учащихся [10].

Результаты

Интеграция геймификации в химическое образование показала положительное влияние на вовлеченность учащихся, мотивацию и успеваемость. Исследования Чанса и др. [3], Ареса и др. [2] и других показали, что геймифицированные элементы, такие как жетоны, Kahoot! и игры с вознаграждением, привели к повышению участия, более высоким результатам тестов и большему удовольствию. К основным успешным функциям относились автономия, соревнование, обратная связь и кооперативные игры. Эти стратегии способствовали критическому мышлению и решению проблем, причем наиболее эффективными элементами были вознаграждения, интерактивность и задания, основанные на вызовах. Анализы до и после тестирования показали улучшение успеваемости после внедрения геймифицированных методов. Однако некоторые ученики посчитали определенные виды деятельности слишком сложными или неэффективными, и были отмечены такие проблемы, как доступ к технологиям и временные ограничения.

Обсуждение

Геймификация повышает мотивацию и вовлеченность учеников в химию в старших классах, решая такие проблемы, как снижение внимания и мотивации после пандемии. Игровые системы поощряют критическое мышление с помощью задач, требующих сотрудничества и применения в реальном мире. Однако не всем ученикам понравились соревновательные элементы, а неравномерный доступ к технологиям создавал проблемы. Кроме того, большинство исследований были сосредоточены на краткосрочных академических результатах, оставляя долгосрочные эффекты и передачу навыков недостаточно изученными. Учителя должны тщательно выбирать элементы геймификации, которые уравновешивают веселье, сложность и образовательные преимущества, принимая во внимание динамику класса и доступные ресурсы.

Заключение

Геймификация предлагает многообещающий подход к тому, чтобы сделать химическое образование более интересным и эффективным. Исследования показывают положительное влияние на мотивацию, критическое мышление и производительность, при этом награды, интерактивный контент и групповые занятия особенно эффективны. Однако ее успех зависит от продуманного дизайна, доступа к технологиям и соответствия целям обучения. Необходимы дальнейшие исследования долгосрочных эффектов, а преподавателям следует экспериментировать с различными инструментами геймификации для создания инклюзивного и динамичного опыта обучения.

^*По требованию Роскомнадзора информируем, что иностранное лицо, владеющее информационными ресурсами Google является нарушителем законодательства Российской Федерации – прим. ред.