THE RELEVANCE OF USING DIGITAL EDUCATIONAL RESOURCES WHEN CONDUCTING LABORATORY WORK IN PHYSICS LESSONS

АКТУАЛЬНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Кенжехан Акжибек,

магистрант Карагандинского университета имени академика Е. А. Букетова, Казахстан, г. Караганда

Abstract. As a result of the accelerated development of Science and education at the present time, digital educational resources have emerged, virtual laboratory work related to laboratory classes in complex natural sciences, including physics, and its effectiveness are considered. Today, many teachers use various modern technologies in the course of classes, conducting practical and experimental work interestingly and effectively using video films, electronic textbooks, multimedia presentations, animated images and virtual laboratories. Therefore, one of the important tasks of the teacher is to form students' interest in science using various methods of information technologies in the physics lesson. The main goal of laboratory work is to deepen the student's knowledge learned from theory, to learn various physical devices, the principle of their operation, the functions performed by them by seeing with their own eyes, observing and working on themselves. The famous Chinese philosopher Confucius said: "I hear and I forget. I see and I remember. I do and I understand." It is true that knowledge cannot be clarified until a person creates and passes it on himself. And now the advantage of virtual laboratory work is that the main attention is paid to the methods of the researched theory and the obtained final examination. In addition, the views on the computer monitor change due to the actions of the student. This directs the student's game to himself, and as a result, the child becomes interested. Photo examples that are artistically depicted in front of the student's eyes, automatic calculation, due to repeated listening and repetition of learned material, allows to master skills before practice, and the computer organizes the student's own work. As a result, the information is easily and quickly received, the student's interest increases and his desire to learn the subject is awakened.

Аннотация. В статье рассматриваются виртуальные лабораторные работы и их эффективность, связанные с лабораторными занятиями по сложным естественным дисциплинам, в том числе по физике, в результате ускоренного развития науки и образования в настоящее время появляются цифровые образовательные ресурсы. На сегодняшний день многие учителя в ходе проведения занятий активно и эффективно проводят практическую и экспериментальную работу с использованием различных современных технологий, видеофильмов, электронных учебников, мультимедийных презентаций, анимационных картинок и виртуальных лабораторий. Поэтому одной из важнейших задач учителя является формирование у учащихся интереса к науке на уроке физики с использованием различных приемов информационных технологий. Основная цель лабораторных работ-углубить знания, изученные студентом по теории, изучить различные физические устройства, принцип их работы, функции, которые он выполняет, своими глазами, наблюдая и работая над собой. Не зря известный китайский философ Конфуций говорил: ”я забываю то, что слышу, я запоминаю то, что вижу, а я понимаю то, что делаю своим умом”. Это правда, что знания не уточняются, пока человек не сделает сам и не пройдет через себя. А теперь преимущество виртуальных лабораторных работ в том, что основное внимание уделяется методам изучаемой теории и полученному заключительному анализу. Кроме того, представления на мониторе компьютера меняются благодаря действиям ученика. Это приводит к тому, что у школьника есть игра, в результате которой ребенок становится любопытным. Фото-примеры, художественно изображенные на глазах у учащегося, благодаря автоматическому вычислению, многократному прослушиванию и повторению изученного материала позволяют овладеть навыками до отработки, а компьютер организует самостоятельную работу учащегося. В результате легко и быстро усваивается информация, повышается интерес учащихся, пробуждается мотивация к освоению предмета.[1]

Keywords: information technologies, digital educational resources, effective training, virtual laboratories

Ключевые слова: информационные технологии, цифровые образовательные ресурсы, эффективное обучение, виртуальные лаборатории.

ХХІ ғасыр – бұл ақпараттық, технологиялық мәдениет дәуірі. Білім беру үрдісін ақпараттандыру – жаңа ақпараттық технологияларды пайдалану арқылы дамыта оқыту, дара тұлғаны бағыттап оқыту мақсаттарын жүзеге асыра отырып, оқу – тәрбие үрдісінің барлық деңгейлерінің тиімділігі мен сапасын жоғарлатуды көздейді. Заманымызға сай қазіргі қоғамды ақпараттандыруда педагогтардың, мектептегі пән мұғалімдерінің біліктілігін ақпараттық – коммуникациялық технологияны қолдану саласы бойынша көтеру негізгі міндеттерінің біріне айналды. Физика сабағында цифрлық білім беру ресурстарын, түрлі виртуалды оқытуды пайдаланудың ерекшелігі-бұл білім алушыларға өз бетімен немесе бірлескен түрде шығармашылық жұмыспен шұғылдануға, ізденуге, өз жұмысының нәтижесін көріп, өз өзіне сын көзбен қарауына мүмкіндік береді. Физика сабағында цифрлық білім беру ресурстарын, материалдық база жетіспеушілігі барысында виртуалды зертханалықтарды пайдаланудың тиімділігі білім алушылардың еркін ойлауына мүмкіндік береді, дүниетанымын дамытады, шығармашылық белсенділігін арттырады, ұжымдық іс әрекетке тәрбиелейді, жан жақты ізденушілігін арттырып қана қоймай,  оларды ұқыптылыққа, нақтылыққа, берілген тапсырмалардың нәтижелі орындалуына, басты мәселеге назар аудара білуге, дұрыс шешім қабылдай алуға тәрбиелейді.

Сабақтарда электрондық білім беру ресурстарын пайдаланудың негізгі бағыттары:

- Көрнекі ақпарат (презентациялар, слайдтар)

- Интерактивті демонстрациялық материал (тірек сызбалар, кестелер, ұғымдар)

- Виртуалды зертханалық жұмыстар

- Практикалық жұмыстар өткізуге арналған түрлі қолданбалар, тақырыпқа немесе сыныпқа байланысты электронды оқулықтар.[2]

Физика күрделі ғылым саласы. Табиғаттағы түрлі заңдылықтарды оқушыларға қалай, неге олай болғанын түсіндіру үшін тиянақты теориямен қоса, көрнекі  эксперименттік жұмыстардың маңызы өте зор. Мұндай мәселелерді зерделеудің ең сенімді тәсілі нақты физикалық жабдықтармен физикалық құбылыстарды көрсету болып табылады. Алайда, реалды физикалық қондырғыларды пайдалану мүмкіндігі көбінесе кейбір оқу орындарын қаржыландырудың болмауына байланысты қолжетімсіз немесе құрал-жабдықтар саны аздығына байланысты бола бермейді.

Зертханалық жұмысты (экспериментті) орындағанда, физикалық  құбылыстарды  оқушылардың  өздері  бақылайды,  тексеріп көреді;  табиғат  заңдылықтарын  зерттейді;  "қолдан  қайта  жасайды", сандық және сапалық қасиеттерін байқап, өлшейді; өз бетінше  қорытынды  жасауға  үйренеді,  физикалық  процестерді  біліп-тануға және  өмірде  қолдануға  мүмкіндік  болатындығына  сенімі  артады.  Зертханалық эксперимент  оқытудың  ең  әсерлі  және  нәтижелі  әдістеріне  жатады.  Оны  физика  ғылымындағы  эксперименттік  зерттеу  тәсілдерінің  бейнесі және тікелей "көшірмесі" деп түсіну керек.[3] Ал виртуалды зертханалар – бұл нақты қондырғының болмауы жағдайында эксперимент жүргізуге мүмкіндік беретін аппараттық-бағдарламалық кешен. Виртуалды зертханаға компьютер, соның ішінде бірқатары интернет көмегімен қол жеткізуге болады. Виртуалды зертхана қазіргі таңда өте тиімді бағдарлама десек те артық айтпаймыз. Өйткені, әлемнің бір жағында отырып екінші жағына байланысқа шығуға мүмкіндік те береді. В. В. Трухинаның пайымдауы бойынша, виртуалды зертхана программалық – аппараттық комплексті ұсынады. Сонымен қатар, ол токсыз және шынайы құрылғыларсыз зертханаларды жүзеге асыруға көмектеседі. Жаңа технологиялар арқылы оқушыларға демонстрациялық көрсетуге немесе жасауға болады. Бейнематериалдарды, бейнероликтерді пайдалану табиғи демонстрацияларды толықтыра алады. Оның бірқатар артықшылықтары:

• қондырғылардың ұсақ бөлшектері мен кейбір маңызды құбылыстарды қажет болған жағдайда бүкіл экранға көрсетуге болады;
• бейнежазбада уақытты басқаруға болады;
• күрделі электр схемасы жасағанда, алдымен схемалық диаграмманы көрсетіп және түсіндіріп, содан кейін оны схемамен байланыстырған әлдеқайда ыңғайлы.

Сабақта тікелей байқауға болмайтын табиғи құбылыстарды көрсетуге болады: найзағай, денелердің құлау және т. б. Бейне демонстрация дәстүрлі экспериментті алмастыру емес, көрнекілік құралдарының ажырамас бөлігі және оқу эксперименті жүйесіне қосымша болып табылады.[4]

1-суретте виртуалды зертхананың жалпы көрінісі бейнеленген

Сурет 1. Виртуалды зертхана көрінісі

Виртуалды зертхана программалық-аппараттық комплекстердің екі түрін ұсынады:

– Қашықтықтағы зертхана;

– Виртуалды зертхана;

Қазіргі таңда виртуалды проекттер өте көп. Виртуалды білім беру физикадан басқа биология, химия, экология, механика сияқты ғылымның түрлі салаларында кең қолданылады. Реалды зертханалық жұмыстармен салыстырғандағы виртуалды зертханалық жұмыстар бірқатар артықшылықтарына жеке тоқталар болсақ:

– біріншіден,  әр түрлі физикалық құбылыстарды егжей-тегжейлі зерттеп, оқушылар санасына жеткізу үшін құны аса қымбат тұратын құрал-жабдықтар мен оқушыға қауіпті болып келетін радиоактивті материалдарды сатып алудың қажеті жоқ. Мысалы, физиканың кванттық, атомдық немесе ядролық бөлімдері бойынша зертханалық жұмыстар үшін арнайы жабдықталған зертханалар қажет.

– екіншіден, дәстүрлі зертханалық жағдайларда көрсетуі мүмкін емес процестерді модельдеу мүмкіндігі пайда болады. Мәселен, молекулалық физика және термодинамика бойынша дәстүрлі зертханалық жұмыстардың көпшілігі жабық жүйелер, олардың шыққан мәндерінде электр шамаларының кейбір жиынтығы өлшенеді, одан кейін электродинамика және термодинамика теңдеулері көмегімен қорытынды шамалар есептеледі. Физиканың осы бөлімдері бойынша виртуалды зертханалық жұмыстарды орындау барысында оқушылар анимацияланған үлгілердің көмегімен нақты экспериментте бақылауға болмайтын, зерделенетін физикалық құбылыстар мен процестердің динамикалық иллюстрацияларын бақылай алады. Сонымен қатар, эксперимент жүрісімен бір уақытта физикалық шамалардың тиісті тәуелділіктерінің графикалық құрылысын бақылау мүмкіндігі пайда болады.

– үшіншіден, виртуалды зертханалық жұмыстар дәстүрлі зертханалық жұмыстармен салыстырғанда физикалық немесе химиялық процестердің көрнекі визуализациясына ие. Мысалы, электр тогын туғызатын зарядталған бөлшектердің қозғалысы немесе p-n-өтудің жұмыс істеу принципі сияқты физикалық процестерді толығырақ және көрнекі түрде зерттеу мүмкіндігі пайда болады. Сонымен қатар, физикалық құбылыстарды компьютерлік модельдеу секундтың үлесінде болатын немесе бірнеше жыл бойы орындалатын процестерге мысалы, орталық дененің тарту өрісінде планеталардың қозғалысын зерттеу жасауға мүмкіндік береді.

– төртіншіден, маңызды фактор – қауіпсіздік. Нақты зертханалық жабдықтарды қолданумен салыстырғанда процестерді зерттеу үшін виртуалды зертхананы пайдалану оқытудың қауіпсіз тәсілі болып табылады. Атап айтқанда, виртуалды зертханалық жұмыстарды пайдалану жоғары кернеумен немесе қауіпті химиялық реактивтермен жұмыс істейтін жағдайларда жақсы ақталып отыр.

– бесіншіден, физикалық процестерді модельдейтін бағдарламалық өнімдер әртүрлі бағдарламалау тілдерінде және әр түрлі аспаптық өңдеу құралдарын пайдалана отырып жазылуы мүмкін. Бұл ретте оқушылардың өздері оларды әзірлеу кезінде тікелей қатыса алады. Физика бойынша виртуалды зертханалық жұмыстарды орындау кезінде оқушы параметрлерін өзгертіп, нәтижелерді ала отырып, әр түрлі құбылыстарды зерттей алады, оларды салыстыра және талдай алады, қорытынды жасай алады.[5]

Бүгінгі таңда виртуалды зертханалардың түрлері көп: Nanolab, Every circuit, Proteus, Arduino, Bilimland. Алайда көбісі өзге тілде. Қазақ тілінде қолжетімді әрі сапалы  BilimLand платформасындағы әр сыныпқа арналған тақырыптар бойынша зертханалық жұмыстар.

Сурет 2. Bilimland платформасындағы виртуалды зерханалық жұмыс

2-суретте аталмыш платформадағы 11 сыныпқа арналған «Толқындар интерцеренциясы» тақырыбына  виртуалды зертханалық жұмыс берілген. Осы арқылы сіз толқынның ұзындығын арнайы өлшеуішпен автоматты түрде өлшеп таба аласыз.Жарық толқындарын дыбыс толқындарына өзгерте отырып, жиілігі мен амплитудасын өз қалауыңызша ауыстыруға мүмкіндік береді.

Виртуалды зертханалардын негiзгi құндылығы онын мазмұндылығында жатыр. Тамаша навигация, бояу түстері, жылдам жүктелуi мен виртуалды тәжірибелердін сенімділігі білім алу мен игерудiн косымша элементтері ғана. Виртуалды зертханалар «бос үстел» секілді, оған оқушылар арнайы кұралдардын көмегімен зертханалык объектiлерiн жасай алады, оларды бiр-бiрiне қатысты кажеттi түрде орналастырады, объектілер арасында байланыстар орнатып, олардын бастапқы мәнiн кояды. Негiзiнен виртуалды зертханалар бір зертханалык модуль негiзiнде әр түрлі интерактивті модельдер жасауға мүмкіндік береді.

Осылайша, осы заманғы орта білім жағдайындағы виртуалды үдерiс жана. виртуалды компьютерлік технологиялар денгейіне шығара отырып, дәстүрлі білім берудің бай педагогикалык әлеуетін пайдалануга бағытталған. Бұдан баска. виртуалды акпараттык-окыту зертханалары жагдайында оку модельдері аркылы бiлiмнiн жана салаларын зерттеуде окушыларда коршаган орта кұбылыстарын танып-білуде оздiгiнен жұмыс істеу кабілеті артады, омір сүру барысында туындайтын міндеттерді шешу жолдарын оздігінен табу мумкiндiгi калыптасады. алынган бiлiмдi тәжiрибе жүзінде пайдалануға даярлығы артады.[6]

Қорытындылай келе, қоғамның басты бағыттарының бірі-білім беру  процесін ақпараттандыру екенін атап өткен жөн. Білім беру процесінде жаңа  ақпараттық технологиялар мен онлайн – платформаларды пайдалану білім  беру сапасын арттыруға ықпал етеді.  Оқытудағы жаңа тәсілдер ең қажетті педагогикалық мәселелердің шешімдерін іздеуді, ойлау еңбегін арттыруды, оқу процесін тиімді басқаруды қамтамасыз етеді.  Оқу процесінде жаңа технологияларды қолдану мұғалімдер мен оқушыларға тәуелсіз және бірлескен шығармашылық жұмыс үшін көбірек мүмкіндіктер береді, ал оны педагогикалық мақсатта пайдалану оқушылардың интеллектіне, сезімдеріне, көзқарастарына әсер ете отырып, зияткерлік мүмкіндіктерін арттыруға ықпал етеді. Оқу процесіне жаңа цифрлық технологияларды енгізу оқушылардың физика пәніне деген қызығушылығының оянуына,  ғылыми дүниетанымды қалыптастыруға, келер ұрпақтың еңбек нарығында бәсекеге қабілетті тұлға даярлауға ықпал етеді. Ендеше оқушылардың өздiгiнен жұмыс iстеуiне ceпгiгін тигізетін виртуалды зертханаларды пайдалану электронды бiлiм беретiн компьютерлiк өнiмдi енгізу стратегиясындағы сәттiлiктiң ажырамас болiгi болып табылады.Сондықтан әлемдік білім беру кеңістігіне толық ену және халықаралық деңгейге шығу қоғам дамуының жоғары тиімді технологияларына негізделген жаңа білім  беру стратегиясына көшу болып табылады.