Психолого-педагогічні основи віртуального навчання фізики у старшій школі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Психолого-педагогічні основи віртуального навчання фізики у старшій школі

У статті розглянуто процес віртуалізації освіти в цілому та його особливості в навчанні фізики, зокрема в системі навчального фізичного експерименту. Виділено фактори впливу систем віртуальної реальності на психологічні процеси пізнавального характеру учнів. Сформульовані психолого-педагогічні засади, на основі яких повинна будуватися оновлена система навчання фізики, що передбачає взаємопо- в 'язане та взаємообумовлене використання віртуального та реального.

Ключові слова: віртуалізація освіти; віртуальна реальність; інформаційно-комунікаційні технології; психолого-педагогічні особливості.

Системи віртуальної реальності стають все більше задіяними в процесі життєдіяльності людини, а також всього суспільства. Цілком зрозуміло, що своєчасним є прагнення всебічно вивчити можливості віртуальної реальності, ступеня її прояву, її позитивні і негативні сторони. Глибоке і всебічне вивчення цього явища відкриває величезні можливості для творчості, навчання, моделювання та багатьох інших областей, а віртуальні технології, створені на основі розуміння явища віртуальної реальності, принесуть безперечну користь як окремій людини, так і суспільству в цілому.

На сьогоднішній день віртуальні реальності, зокрема Інтернет та комп'ютерні мережі, завдають значного впливу, який на жаль поки мало вивчений, особливо з точки зору дидактики та психології.

Як відомо перші спроби використання комп'ютерів у навчанні були здійснені ще на початку 60-х рр. XX століття в США, у період, коли велику популярність набула теорія програмованого навчання Б. Ф. Скіннера й Н. Краудера, яка була розвинена вітчизняними вченими А. І. Бергом, В. П. Беспалько, П. Л. Гальпе- ріним, Е. І. Машбицем, Н. Д. Никандро- вим, Н. М. Розенбергом та ін. віртуалізація освіта фізика навчання

Проблеми проектування автоматизо-ваних навчальних систем і спеціальних навчальних предметних середовищ, заснованих на технологіях віртуальної реальності, в 90-х рр. XX століття розглядалися Л. В. Невуєвою, І. В. Роберт, Т. А. Сергєєвою та ін. У дослідженнях Л. И. Долинер, І. Г. Захарової, К. Г. Кречет- никова, Е. С. Полат розкривалися питання створення умов для формування інформаційної культури й креативності особистості в процесі організації нав-чання в інформаційно-освітніх середо-вищах.

Сучасний період інформатизації освіти характеризується пошуком шляхів ство-рення віртуальних навчальних середовищ, які відповідають новій парадигмі освіти та враховують психолого-педагогічні особ-ливості поведінки учнів в цих середовищах з урахуванням специфіки навчальних предметів.

Аналіз наукової та методичної літератури показує, що проблемі використання інформаційних технологій у процесі навчання, і фізики зокрема, присвячено достатня кількість праць і досліджень, в яких розглядаються наступні аспекти: організація та управління навчальною діяльністю в комп'ютерно -- орієнтованому середо-вищі (П. С. Атаманчук, В. Ю. Биков, М. І. Жалдак); інтегративні підходи до створення засобів нових інформаційних технологій (В. В. Гриншкун, В. П. Мозо-лін, Ю. А. Прозорова й ін.); розробка теоретичних питань відкритої освіти й дистанційних освітніх технологій (А. А. Андрєєв, В. Е. Бикова, Т. С. Буто-рина, П. В. Дмитрієнко, Н. О. Корсунський, В. М. Кухаренко, М. О.Моклюк, Ю. А. Пасічник, Е. С. Полат, В. П. Тихо-миров, Е. В. Ширшов); активізація пізна-вальної діяльності та розвиток творчих здібностей учнів засобами ІКТ в процесі навчання, зокрема фізики (Ю. В. Єчкало, В. Е. Краснопольський, Н. П. Литкіна,

A. М. Сільвейстр, І. О. Теплицький); органі-зація навчальної діяльності у комп'ютерно-орієнтованому навчальному середовищі та проектування інформа-ційно-освітнього середовища (Ю. О. Жук, Ю. В. Заболотня, О. І. Іваницький, О. М. Соко- люк, С. П. Стецик); формування інформа- тичної компетентності учнів на уроках фізики (Н. Баловсяк, Л. Г. Карпова,

О. В. Ліскович, О. П. Пінчук, В. Д. Шарко); використання інформаційних технологій в шкільному навчальному експерименті (С. П. Величко, В. О. Ізвозчиков, Л. М. Нако-нечна, Ю. М. Орищин, Н. Л. Сосницька,

B. І. Сумський та ін..).

Психолого-педагогічні проблеми комп'ю-терного навчання висвітлювалися в працях Ю. Д. Бабаєвої, О. Є. Войскун- ського, П. Л. Гальперіна, О. В. Давискиби, В. П. Зінченко, О. В. Долженко, Л. М. Кутє- пової, В. Л. Латишева, А. Н. Леонтьєва, В. Я. Ляудис, Е. И. Машбица, О. С. Меняй- ленка, Н. Ф. Тализіної, О. К. Тихомирова та ін.

Дослідження в області комп'ютерного навчання являють собою особливу область дидактики. В першу чергу це пов'язано з тим, що поширення інформаційних технологій в освіті трансформує не лише окремі дії, але й людську діяльність в цілому, впливаючи на усі психічні процеси, відбувається опосередкована діяльність новими знаковими системами та засобами, що вимагає від учнів додаткових психологічних зусиль, а від вчителів -- використання нових методів та прийомів у навчанні.

В галузі вивчення психологічних особливостей використання інформа-ційних технологій накопичений досить великий матеріал. Такі дослідження проводились в рамках вивчення навчальної діяльності, формування окремих навичок роботи з комп'ютером. В дослідженнях, присвячених безпосе-редньо психологічним наслідкам комп'ютеризації був проведений аналіз позитивних та негативних сторін в мотиваційних, цілеутворюючих та операційних складових такої діяльності (Войскунський А., 2000; Бабаєва Ю., 2000). `

Однак, використання інформаційних технологій в конкретних видах діяльності, наприклад у системі навчального фізичного експерименту, що може впливати на інші види діяльності (навчальну, пізнавальну, творчу) і навіть на особистість в цілому, досліджені не в повному об'ємі. На нашу думку, досить важливою проблемою залишається визначення психол ого -педагогічних основ взаємопов'язаного використання в навчанні віртуального та реального та їх впливу на формування у учнів якостей, які дозволять їм успішно адаптуватися в сучасних умовах, на розвиток їх інтелектуальних, творчих здібностей, уміння самостійно набувати нові знання, працювати з різними джерелами інформації. Особливо важливим є таке дослідження в галузі навчання фізики, оскільки фізика є навчальною дисципліною, де учні вивчають природний світ, закони та закономірності протікання різних процесів в навколишньому середовищі, тобто вчаться жити в реальному світі. В той же час процес навчання фізики та його складова «фізичний експеримент» в сучасних умовах не може повноцінно бути реалізованим без залучення систем віртуальної реальності та інформаційних технологій. Отже, на нашу думку, виникає досить суттєве протиріччя між стрімким розвитком інформаційно-комунікаційних технологій та систем віртуальної реальності, їх широким запровадженням у процесі навчання фізики та фізикою як фундаментальною наукою, яка вивчає реальні об'єкти, явища, закони та закономірності. Вирішення цього протиріччя не можливе без з'ясування психол ого-педагогічних особливостей використання віртуального в процесі навчання.

Віртуальну реальність визначають в залежності від того, в якій галузі проводиться дослідження. В рамках психології та педагогіки віртуальну реальність визначають як область діяльності, в якій взаємодія об'єктів опосередкована електронними носіями інформації, або як не можливе (уявне) буття, яке існує актуально, але не є матеріальним (не субстанціальне) і тимчасове.

Реально людина живе на одному з можливих рівнів психічних реальностей, відносно якої всі інші, в яких вона може існувати, мають статус віртуального існування, і кожна з них в будь-який момент може повернутися в самостійну реальність чи згорнутися в елемент іншої, константної реальності. Прийняття ідеї віртуальності призводить до того, що психіка розглядається як складне утворення, що включає в себе різнорідні реальності, які не зводяться не тільки до непсихічних реальностей (наприклад, фізіологічної або соціологічної), а й одна до одної. (Носов Н., 2000, с.417 )

Залежно від характеру взаємодії людини з віртуальним середовищем, фахівці виділяють три її види: пасивну, дослідницьку та активну (Кондратьєв І., 1997). При роботі з пасивною віртуальною реальністю, користувач виступає в якості звичайного глядача, здатного отримувати інформацію, але не керувати нею. На відміну від пасивної, дослідницьке віртуальне середовище дозволяє перемі-щатися всередині нього. Активне середовище дає можливість взаємодіяти з ним, вносячи які завгодно корективи в його роботу. Відповідно із загальною картиною розвитку інформаційних техно-логій, третій вид поки ще залишається недоступним повною мірою системі освіти, але вже зараз багато аналітиків називають його основою, так званого, «цифрового майбутнього людства».

Віртуальні реальності також класифі-кують, як умовні, прожективні і прикор-донні. До умовного типу віртуальних реальностей можна віднести систему, яку розробив М. Крюгер, в якій зображення людини комбінується з комп'ютерною картинкою середовища, вони моделюють певні ситуації або дії (процеси). До прожективного класу віртуальних реальностей відносяться всі реальності спроектовані, виходячи з деяких ідей. Наприклад, до класу прожективних віртуальних реальностей відносяться реальності, створені на основі наукових теорій. Як приклад можна привести роботу фахівців американської комп'ю-терної компанії «Digital Equipment Corporation», які допомагають фізикам та хімікам моделювати сили молекулярного притягання і відштовхування. Своєю метою вчені поставили -- розробити таку систему, яка дасть можливість, в прямому сенсі слова, руками відчути ці сили, будуючи об'ємні моделі молекул у віртуальному просторі.

Третій тип віртуальної реальності можна назвати прикордонним. Такі віртуальні реальності представляють собою поєднання звичайної реальності і віртуальною. Їх створення дозволяє «розширювати свідомість» фахівця , озброюючи його «баченням» і знаннями, якими він актуально тут і зараз не може володіти.

Основний інструмент проникнення у віртуальну реальність кожна людина має від народження -- це мозок і його сенсорні рецептори. Взаємодія в середовищі віртуальної реальності відбувається таким же чином, як і в справжній реальності -- за допомогою систем репрезентації (сприйняття і передачі інформації). Віртуальна реальність задіє роботу людських органів почуттів, а оскільки її можливості в цій області великі, то це і дало змогу системі називатися новою реальністю -- штучною, створеною самою людиною за допомогою комп'ютерних інформаційних технологій.

Таким чином, натуральність віртуальної реальності для свідомості людини тим більш реалістична, чим переконливіше її компоненти впливають на її свідомість, нервову систему. Компоненти віртуальної реальності очевидні: це візуальна , аудіальна, тактильна інформація, до них можна віднести ще відчуття рівноваги і орієнтацію. Всі перераховані компоненти є інструментарієм творців віртуального світу для генерування будь-якої можливої і принципово неможливої в реальному світі ситуації.

Технологію функціонування системи віртуальної реальності можна описати наступним чином. Мозок інтегрує всі одержувані ним сигнали від усіх рецепторів і зіставляє нові дані з тими, що вже є в нашій пам'яті. Конгруенція тут відіграє надзвичайно важливу роль -- «трансльовані» дані повинні в певній пропорції відповідати вже наявній у свідомості інформації. Якщо не надавати цьому значення, то наслідки взаємодії з системою віртуальної реальності можуть бути самими непередбачуваними, де розлади психічного характеру будуть далеко не найгіршим варіантом.

Не можна не сказати про особливості репрезентації: образ, який ми переносимо зі свого внутрішнього ментального простору в простір фізичний вербальними і невербальними засобами сприймається свідомістю співрозмовника «перелом-леним» його суб'єктивним досвідом. Відбувається це тому, що внутрішні світи комунікатора і реципієнта завжди різні. Таким чином, точність і повнота перенесення образу, наприклад, з ментального світу людини у світ віртуальної реальності також залежить від його здібностей взаємодіяти в обох світах. Разом з тим, загальне у предметів справжньої і віртуальної реальностей -- це їх емпіричні якості, якими наділяє їх людська свідомість.

Встановлено, наприклад, що при пошуку концептуального вирішення завдання розумовий процес здійснюється в більшості випадків на рівні образів, а не на рівні точних обчислень. Якоюсь мірою, це нагадує повсякденну поведінку людини, яка є досить шаблонною, що в свою чергу суттєво розвантажує свідомість. Отже, якщо розвантажити пам'ять, надавши свідомості можливість маніпулювати віртуальними зображен-нями, пошук рішення буде істотно оптимізованим, а результати будуть менш стандартними. В цьому криються можливості розвитку творчого мислення дітей.

Віртуальна реальність впливає на всі органи почуттів, уяву, творчі можливості та сприяє якісно новому розвитку інтелекту. У сфері віртуальної реальності свідомість набуває риси поліменталь- ності, а буття стає подвійним через постійні переходи від ординарної до віртуальної реальності і навпаки.

Особливу важливість має тенденція віртуалізації повсякденних соціальних практик у контексті освітнього процесу. Самоосвіта, дистанційне навчання, використання інформаційних технологій в різних видах занять та з різною метою -- завдяки таким підходам, що доповнюють традиційні методи, віртуальна реальність стає полем для формування нової віртуальної освіти.

Як повинен бути побудований процес навчання з використанням інформа-ційно-комунікаційних технологій та систем віртуальної реальності, щоб дати найкращий результат? Для відповіді на це питання розглянемо, що відбувається з учнем, коли він знаходиться в процесі пізнання.

Для того, щоб бути ефективним, навчання повинно заволодіти перш за все увагою. На жаль, людський мозок влаштований таким чином, що системи, які керують увагою та відповідають за процес запам'ятовування, досить швидко втомлюються. Їм потрібно давати відпочинок, інакше вони гірше сприй-мають інформацію. З іншого боку такі системи досить швидко поновлюються, але в процесі навчання необхідно обов'язково враховувати стани втомле-ності (нудьги), шукати засоби стимуляції, для того, щоб процес отримання знань був більш ефективним.

Для такої стимуляції можна задіяти, наприклад, такі елементи, як взаємодія, образи, аналогії, зворотній зв'язок. Саме в процесі навчання в полі віртуальної реальності можна задіяти одночасно образи, звуки, тексти, які працюють разом з метою збереження інформації за допомогою різних видів пам'яті. В результаті запам'ятовування буде краще.

Якщо навчання цікаве -- воно буде ефективне. Якщо дитина не залучена до процесу вивчення матеріалу, не захопилася цим процесом в дійсності, навчання не відбудеться. Використання систем віртуальної реальності дозволяє включити в процес навчання ігрові елементи, які зроблять його більш легким та веселим, одночасно більш відкритим. Опитування за допомогою комп'ютера, розв'язування задач, написання рефератів та пошук інформації і, навіть, обробка результатів експериментів на екрані комп'ютера підвищує інтерес до навчання, оскільки сучасні діти досить гарно обізнані та мають сформовані відповідні навички роботи зрізними програмними засобами та технологіями.

Дослідження, проведені в Британії, показали, що діти вміють краще користу-ватися ресурсами Всесвітньої мережі, ніж дорослі. Так, 61 % дітей допомагали освоювати Інтернет дорослим, в тому числі своїм батькам і вчителям.

Дуже цікавий аспект вивчення віртуальної реальності -- це специфіка впливу елементів системи штучної реальності на свідомість. І, перш за все необхідно задатися наступним питанням: а наскільки реальною є віртуальна реальність для користувача; де для свідомості закінчується межа справжньої, а починається дія віртуальної реальності? Якою свідомість бачить лінію між цими двома реальностями, і чи існує тенденція до її стирання в буквальному сенсі слова.

Безсумнівно, що занурення в середу віртуальної реальності ставить ряд запитань, що стосуються фізичного та психічного здоров'я людини. До цих пір до кінця не зрозуміло, яким діям піддається людина (в першу чергу її очі і мозок) при тривалому зануренні у віртуальну реальність (Кондратьєв І., 1997).

Найчастіше підвищена схильність до комп'ютерної залежності спостерігається у дітей, які мають конфліктні стосунки в сім'ї або в школі, не мають ніяких серйозних захоплень. У віртуальному світі вони знаходять віддушину і приймають успіхи в грі або перебування в мережі за самоствердження.

Віртуальний світ дозволяє підлітку абстрагуватися від проблем психоло-гічного характеру, що існують в реальному світі. Щоправда, відбувається це тільки під час перебування у віртуальній реальності, а реальний світ стає нецікавим і повним небезпек. Як наслідок -- підліток прагне жити у віртуальному світі, де все дозволено, все можливо, де він встановлює правила.

Негативний вплив залежності від комп'ютера найбільше проявляється в соціальних якостях дитини, таких як бажання спілкуватися, відкритість, дружелюбність, почуття жалю. Якщо комп'ютерна залежність сильно вира-жена, то дитина стає соціально дезадаптованою, підвищується агресив-ність, поведінка приймає асоціальний характер. Дитина стає замкненою, емоційно холодною, не здатною контролювати свої вчинки і брати на себе відповідальність. Адекватна особистість може сформуватися лише в живому спілкуванні.

В епоху комп'ютерних технологій актуальним завданням є грамотна організація навчання дітей і мінімізація негативного впливу комп'ютера на їх психічне здоров'я. Дитині потрібно донести, що комп'ютер -- не альтернативний світ, а всього лише частина нашого життя, що допомагає глибше вивчати реальний світ, але не заміняє його.

Аналіз психологічних та дидактичних аспектів впливу систем віртуальної реальності та інформаційно-комуніка-ційних технологій на процес навчання і врахування особливостей фізики, як дисципліни, що вивчає закони реального світу, нами виділені наступні психолого- педагогічні основи, які є фундаментом для створення нової системи навчання фізики в старшій школі (і зокрема, системи навчального фізичного експери-менту).

1. Віртуалізація освітніх середовищ, науково обґрунтоване використання елементів технологічної системи віртуаль-ного навчання, на нашу думку, приведе до становлення принципово нової системи освіти, яка повинна спиратися на такі превентивні принципи: вчитися жити, вчитися пізнавати, вчитися працювати, вчитися співіснувати і має на меті формування у людей таких якостей, які дозволять їм успішно адаптуватися в сучасних умовах. Процес навчання фізики, як і інших дисциплін, повинен відповідати новій цій парадигмі освіти, тобто метою навчання фізики стає не лише опанування деякою сумою знань, а спрямування отриманих знань на розв'язання актуальних практичних та теоретичних проблем, на розвиток особистості учня, підвищення його інтелектуального рівня.

2. Використання в процесі навчання інформаційних технологій та систем віртуальної реальності повинно носити поступовий характер, що дозволить учням значно легше адаптуватися до нових умов навчання. Одночасно, з метою мінімізації негативного впливу на психологічний стан дітей, необхідно вчити учнів взаємодіяти з віртуальним світом та сприймати його лише як модель реального світу.

3. В процесі навчання необхідно використовувати усі можливості, які мають програмно-педагогічні засоби та системи віртуальної реальності (аудіо та відео, моделювання та ін..), з метою підвищення зацікавленості учнів проце- сом навчання, розвитку їх психічних (пізнавальних) процесів: уява, увага, запам'ятовування, мислення, відчуття, сприймання.

4. З метою запобігання розвитку у старших школярів віртуальної адикції, вчитель повинен бути підготовленим до запровадження в систему навчання віртуальних об'єктів, вміти контролювати емоції учнів, створювати доброзичливу атмосферу на заняттях, формувати в учнів вміння самостійно приймати рішення, навички конструктивного спілкування.

5. Нова система має враховувати вже сформовані індивідуальні особливості учнів, їх попередній досвід роботи в віртуальних системах і одночасно сприяти розвитку пізнавальних та творчих здібностей, формувати вміння та навички, необхідні учневі для реалізації власної траєкторії навчання.

6. Фізика є фундаментальною наукою, яка вивчає реальні об'єкти, явища, закони та закономірності й приклади практичного їх використання. За цих умов, використання реальних дослідів і комп'ютерного імітаційного експери-менту є взаємодоповнюючими способами вивчення фізичного (реального) навко-лишнього світу. Звідси випливає необхідність одночасного використання в системі навчального фізичного експери-менту як досліджень учнів з реальними об'єктами, так і запровадження лабора-торних робіт, демонстрацій та інших досліджень з використанням комп'ютера. Увага вчителя повинна бути звернена до встановлення співвідношення між цими видами експерименту відповідно до психологічних особливостей учнів конкретного класу та вікової групи.

Висновок. Взаємопов'язане і взаємо- обумовлене поєднання у процесі навчання фізики в старшій школі, зокрема у системі навчального експери-менту, реального та віртуального з урахуванням психолого -педагогічних чинників дозволить забезпечити ефектив-ність інноваційної моделі навчання фізики, яка передбачає виперед-жувальний характер розвитку особистості учня.

Література

1. Бабаева Ю. Одаренные дети и компьютеры: сборник тезисов Второй Российской конференции по экологи-ческой психологии.-- Москва: Эко- псицентр РОСС, 2000.- С.246-248.

2. Бугайова Н. М. Психологічні особливості інтернет-адикції /Н. М. Буга-йова // Нові технології навчання: наук.- метод. зб.: Спец. випуск / Кол. авт. -- Київ: Інститут інноваційних технологій і змісту освіти, НУХТ, 2006. -- 152 с. -- С.117-119.

3. Войскунский А. Психологические исследования феномена интернет- аддикции: сборник тезисов Второй Российской конференции по эколо-гической психологии.-- Москва: Экопсицентр РОСС, 2000.-- С.251-253.

4. Засоби і технології єдиного інформаційного освітнього простору: [Зб.наук.праць /За ред. В. Ю. Бикова, Ю. О. Жука]/Інститут засобів навчання АПН України. -- К.: Атака, 2004. -- 240 с.

5. Кондратьев И. Технология -- виртуальная, результат -- реальный / И.Кондратьев // Computerworld, 1997. -- № 35.

6. Краснопольський В. Е. Віртуальна реальність як нова форма освітнього простору. -- [Електронний ресурс] -- Режим доступу: http://archive.nbuv.gov.ua/ portal /soc gum/sitimn/2010 23/Virtualna realnist ak nova forma osv prostoru.pdf

7. Носов Н. Виртуальная психология. /

H. Носов -- Москва.: Аграф, 2000.-- 432 с.

8. Сальник І. В. Віртуальність як принцип та технологія навчання /

I. В. Сальник, Е. П. Сірик //Збірник наук. праць Камянець-Подільського нац. ун-ту: Серія: педагогічна. -- 2008. -- Вип. 14 -- 226с. --С.158-160

Цодікова Н. О. Аналіз практики використання інформаційних технологій учителями фізики в навчальному процесі сучасної школи -- [Електронний ресурс] Размещено на Allbest.ru