Застосування хмарних технологій в організації навчального середовища на уроках фізики

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 373.51

ЗАСТОСУВАННЯ ХМАРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В ОРГАНІЗАЦІЇ НАВЧАЛЬНОГО СЕРЕДОВИЩА НА УРОКАХ ФІЗИКИ

М.В. Хомутенко

Кіровоградський державний педагогічний університет ім. В. Винниченка

E-mail: maksim156@gmail.com

У статті висвітлено перспективність застосування хмарних технологій в процесі вивчення фізики на сучасному етапі удосконалення надання освітніх послуг. Проаналізовані та охарактеризовані переваги доцільності використання хмаро орієнтованого навчального середовища при викладені матеріалу з фізики. Актуальність дослідження полягає у активізації впровадження інформаційно-комунікаційних технологій у навчальному процесі з фізики, які забезпечують доступність та різноманітність представленого навчального матеріалу, що сприяє поліпшенню якості вивчення предмету. Створення навчального середовища засобами хмарних технологій сприяє підвищенню зацікавленості до вивчення фізики, покращує підготовку учнів до уроку, що в свою чергу підвищує якість оволодіння знаннями з фізики. Розглянуто платформу Google Classroom, яка призначена для вільного створення навчального середовища. Описано досвід використання, переваги та недоліки системи.

Ключові слова: хмаро орієнтоване навчальне середовище, дидактика фізики, навчальний процес, платформа Classroom.

Отримано: 5.07.2015

хмарний технологія фізика освітній

М. В. Хомутенко

Кировоградский государственный педагогический университет имени В. Винниченко

ПРИМЕНЕНИЕ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНОГО СРЕДЫ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

В статье отражена перспективность применения облачных технологий в процессе изучения физики на современном этапе усовершенствования предоставления образовательных услуг. Проанализированы и охарактеризованные преимущества целесообразности использования облачно ориентированной учебной среды при изложенные материала из физики. Актуальность исследования заключается в активизации внедрения информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе из физики, которые обеспечивают доступность и разнообразие представленного учебного материала, который способствует улучшению качества изучения предмета. Создание учебной среды средствами облачных технологий способствует повышению заинтересованности до изучения физики, улучшает подготовку учеников к уроку, который в свою очередь повышает качество овладения знаниями из физики. Рассмотрена платформа Googgle Classroom, которая предназначена для свободного создания учебной среды. Описан опыт использования, преимущества и недостатки системы.

Ключевые слова: хмаро ориентировано учебная среда, дидактика физики, учебный процесс, платформа Classroom.

M. V. Khomutenko

Kirovograd Vladimir Vynnychenko State Pedagogical University

APPLICATION OF CLOUDY TECHNOLOGIES IS IN ORGANIZATION OF EDUCATIONAL ENVIRONMENT ON LESSONS OF PHYSICS

In the article perspective of application of cloudy technologies is reflected in the process of study of physics on the modern stage of improvement of grant of educational services. Analysed and the described advantages of expediency of the use of cloud oriented educational environment at the stated of material from physics. Research actuality consists in activation of introduction of informatively-communication technologies in an educational process from physics, that provide availability and variety of the presented educational material that assists the improvement of quality of study of object. Creation of educational environment assists the increase of the personal interest facilities of cloudy technologies to the study of physics, improves preparation of students to the lesson that in turn improves quality capture knowledge from physics. The platform of Goggle Classroom, that is intended for free creation of educational environment, is considered. Experience of the use, advantage and lacks of the system are described.

Key words: could is oriented educational environment, didactics of physics, educational process, platform of Classroom.

Постановка проблеми. Зважаючи на протиріччя між розвитком сучасних інформаційно-комунікаційних технологій та ступенем їх впровадження в навчальний процес, рівнем ІКТ компетентності вчителів та викладачів ВНЗ, станом оновлення комп'ютерної техніки в навчальних закладах, зростаючими вимогами до управління і організації навчально-виховного процесу з боку суспільства, навчальні заклади опинилися в залежності від інформаційних технологій, без яких неможливо забезпечити ефективний навчально-виховний процес та створити умови для рівного доступу до якісної освіти.

Світовий досвід впровадження хмарних технологій незначний в порівнянні з іншими, однак результати свідчать про перспективність їх використання в системі загальної середньої освіти. Так, наприклад, у Німеччині реалізується Проект «Національна Медіаосвіта», що здійснюється на основі Office365. Модернізацію освіти за допомогою хмарних обчислень здійснюють і в Китаї. Постачальники хмарних сервісів, 3Tcloud (http://www.3tcloud.com), впроваджують найбільший освітній хмарний проект, який спрямовано на економію бюджету місцевого самоврядування, оптимізацію розподілу ресурсів і скорочення витрат на обслуговування комп'ютерної техніки. Планується скоротити витрати на обслуговування програмного забезпечення та апаратні засоби, низьке енергоспоживанням до 3 Вт на рівні пристрою, а також дозволити муніципальній владі у тісній співпраці з органами освіти виділяти Інтернет ресурси саме для потреб освіти та підвищувати ефективність адміністрування комп'ютерів у кожній школі [6].

Слід зазначити, що інноваційні зміни в освіті сприяють всебічному розвитку особистості учня чи студента та неперервній освіті вчителя і формують цінності демократичного суспільства України. Підготовка конкурентоздатного випускника компетентними вчителями, викладачами виводить Україну на рівень європейської якості освіти. Новітні технології такі, як веб, віртуальні, хмарні, радикальним чином змінюють імідж навчальних закладів, навчально-виховний процес, природу освіти та її доступність.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питання про використання хмарних технологій у навчальному процесі є досить новим в освіті, проте науковці проявляють до нього значний інтерес, що відображається у працях таких учених, як В.Ю. Бикова [1], С.Г. Литвинової [3], М.І. Садового [7], Н.В. Морзе [5], М.В. Попель [9], М.П. Шишкіної [9] та ін.

Мета статті полягає в узагальнені методики використання хмарних технологій в організації навчального середовища на уроках фізики.

Виклад основного матеріалу. Хмарні технології, які дозволяють перенести обчислювальні ресурси та дані на Інтернет-ресурси, набувають все більшої популярності в останній час (постають як частина ІКТ).

Концепція хмарних обчислень з' явилась в 60-х роках ХХ століття в американського вченого, який займався теорією ЕОМ Джона Маккарті. Він висловлював ідею, що в майбутньому комп'ютерні обчислення будуть надаватись подібно до комунальних послуг, ця ідея прийняла назву «комунальних обчислень». «Комп'ютерні ресурси можуть бути організовані як комунальні послуги на зразок телефонної системи.... Кожному абоненту такої послуги необхідно сплачувати лише за спожите, проте він буде мати доступ до усіх мов програмування на великій кількості систем. ...

Деякі абоненти також можуть надавати послуги іншим

Комунальні обчислення мають стати основою нової та важливої індустрії» [13, с .189].

Це було підставою створення бізнес-моделі «комунальних комп'ютерів», за якою декілька користувачів у режимі реального часу мали б доступ до одного комп'ютера через термінали. Таким чином, користувачі могли бути абонентами гігантських мереж, використовуючи термінали для доступу до комп'ютерного обладнання і програмного забезпечення, що використовувалось на віддалених комп'ютерах.

В 1966 році виходить книга «The Challenge of the Computer Utility», яку написав Дуглас Паркхіл. В своєму творі автор, порівнюючи хмарні обчислення з електроенергетикою, представляв приватні, публічні та громадські моделі.

Українські науковці термін «хмарні технології» починають вживати з 2008 року, під якими тоді розуміли безкоштовні хостинги поштових служб [8].

В.Ю. Биков трактує концепцію технологій хмарних обчислень, звертаючись до поняття «віртуальний мереж- ний майданчик». «За цією концепцією завдяки спеціальному інтерфейсу користувача, що підтримується системними

Рис. 1. Переваги Google Classroom

програмними засобами мережного налаштування, в адаптивних інформаційно-комунікаційних мережах (ІКМ) формуються мережні віртуальні ІКТ-об'єкти. Такі об'єкти - мереж- ні віртуальні майданчики є ситуаційною складовою логічної мережної інфраструктури ІКМ із тимчасовою відкритою гнучкою архітектурою, що за своєю будовою і часом існування відповідає персоніфікованим потребам користувача (індивідуальним і груповим), а їхнє формування і використання підтримується технологіями хмарних обчислень» [2].

Хмарні обчислення (англ. Cloud Computing) - це модель забезпечення повсюдного та зручного доступу на вимогу через мережу до спільного пулу обчислювальних ресурсів, що підлягають налаштуванню (наприклад, до комунікаційних мереж, серверів, засобів збереження даних, прикладних програм та сервісів), і які можуть бути оперативно надані та звільнені з мінімальними управлінськими затратами та зверненнями до провайдера [12].

Користувачеві при використані хмарних обчислень надається програмне забезпечення, з яким він працює, він має доступ до власних даних, але не може ними управляти і не повинен піклуватись про програмне забезпечення і операційну систему, з якими працює.

Інститут інженерів з електротехніки та електроніки [13] (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers) під хмарними обчисленнями розуміє парадигму, в рамках якої інформація постійно зберігається на серверах у мережі Інтернет і тимчасово кешується на клієнтській стороні, наприклад, на персональних комп'ютерах, ігрових приставках, ноутбуках, смартфонах тощо.

Як показує проведений вище аналіз становлення хмарні технології є визначальними на початку ХХІ ст. На сучасному етапі розвитку суспільства при організації навчального процесу в загальноосвітніх навчальних закладах повинні враховуватися як тенденції розвитку науки і техніки, так і вимоги до підвищення якості надання освітніх послуг. Виходячи з цього, на нашу думку, вимогою часу є створення хмаро орієнтованого навчального середовища під час вивчення фізики в загальноосвітній школі.

С.Г. Литвинова під хмаро орієнтованим навчальним середовищем (ХОНС) розуміє штучно побудовану систему, що складається з хмарних сервісів і забезпечує навчальну мобільність, групову співпрацю педагогів і учнів для ефективного, безпечного досягнення дидактичних цілей [11].

Для забезпечення організації хмаро орієнтованого навчального середовища з фізики ми пропонуємо розроблену компанією Google платформу Classroom для шкіл, яка дозволяє створити, поширювати і розміщувати матеріали в електронному форматі. Цей додаток від Google було представлено 12 серпня 2014 року. Основною метою Google Classroom є створення безпаперової освітньої системи.

Google Classroom поєднує в собі багато продуктів Google, таких як Gmail, Диск і Документи, що дозволяє освітнім установам перейти до безпаперової системи. Створення та розповсюдження матеріалів здійснюється через Google Drive, а Gmail використовується для забезпечення зв'язку з класом. Учні запрошуються до класних кімнат через базу даних установи або через приватний код, який вводиться для доступу до класної кімнати. Для кожного створеного класу в Google Classroom створюється своя папка в окремо взятому продукті Google, де потім учні зможуть розміщувати свої роботи, а вчитель у свою чергу - їх перевіряти. Через Gmail учитель має змогу робити оголошення і ставити питання учням у кожному зі своїх класів. В Google Classroom не буде показуватись ніяких оголошень.

Документ із завданням, яке педагог надає школярам, зберігається у вчителя на Google Drive, а учням розсилається, після чого вони з ним працюють. Виконані файли із завданнями учні також розміщують, але вже на власних Drive, які повертаються до Classroom, і вчитель має змогу їх перевірити, крім цього інші учні теж надається доступ до перегляду файлу із виконаними роботами, які розмістили їхні однокласники. Учні мають змогу додати і додаткові документи до своїх робіт.

В Google Classroom після розміщення вчителем файлу, учні переглядають його, редагують або отримують індивідуальну копію. Якщо копія файлу вчителем не була створена, учні створюють файл і прикріплюють його до завдання. Вчитель стежити за ходом виконання завдання кожного з учнів, роблячи виправлення і вносячи коментарі. Право виставлення оцінок за виконане завдання надається лише вчителю, після чого файл виконаного завдання із коментарями і оцінкою повертається учневі, або ж лише з коментарями на доопрацювання. Після того, як завдання перевірено, право редагувати файл має лише вчитель (рис. 1).

Учням доступна окрема сторінка із завданнями, звідки вони миттєво починають з ними роботу. Вчитель відразу бачать, хто закінчив завдання, а хто ще працює. З класом не потрібно довго чекати на результати, адже вчителі у реальному часі розміщують свої відгуки й виставляють оцінки.

Оголошення на сторінці розміщує вчитель, які є змога коментувати, що забезпечує двосторонню комунікацію між учителем і учнями. Учні теж розміщують оголошення, але вони матимуть менший пріоритет і в учителя є можливість їх легко модернізувати. При створені оголошення до нього можна прикріпити файли, які розмішені на Google Drive або відео з YouTube. Gmail теж дає можливість розсилки повідомлень одному або ж групі учнів в інтерфейсі Google Classroom.

Google Classroom дозволяє зробити архів наприкінці терміну вивчення курсу або року. При архівуванні дані видаляються зі сторінки і розміщуються в архіві Classroom, що дозволяє зберігати дані класу впорядковано. Коли курс архівовано, вчитель і учні мають змогу переглядати, але не редагувати, вносити зміни до нього можливо буде лише після відновлення.

Google Classroom має мобільний додаток, який працює на пристроях з операційними системами iOS та Android. З мобільного додатку вчитель створює класні кімнати, розміщує повідомлення в класних кімнатах, спілкується з учнями в реальному часі і переглядає завдання. Учні та вчитель з мобільного додатку Classroom можуть прив'язати фотографію чи зображення до завдання чи PDF- файли і веб-сторінки до своїх завдань. Завдання також відкриваються для виконання на телефонах і планшетах. Мобільний додаток дає змогу вчителі визначати, хто виконав завдання, і перевіряти їх як у навчальному закладі, так і в дорозі (див. рис. 1).

Рис. 2. Перегляд вмісту папки на Google Drive

Рис. 3. Режим перегляду текстових документів в Google Drive

Рис. 4. Режим перегляду презентацій в Google Drive

Дуже корисною функцією є оффлайн кешування, яке дозволяє без з'єднання з Інтернет, вчителю чи учню отримати інформацію про свої завдання у мобільному додатку Classroom. Інформація з Classroom автоматично керується, коли відкривається додаток з підключенням до Інтернет, так що можна бачити всю інформацію, коли немає підключення.

Так як служби, які входять до Google Apps for Education можливо використовувати без створення Classroom, то, на нашу думку, кожен учитель без зайвих трат і марнування часу може створити собі аккаунт Google і використовувати всі сервіси які йому надаються безкоштовно.

Приклад застосування хмарних технологій пропонуємо розглянути при вивченні теми «Трансформатор. Виробництво, передача та використання енергії електричного струму». На хмарі можна розмістити матеріали, які створені для уроку, як показано на рис. 2, це конспект уроку, презентація та відео-фрагмент та ін.

В учнів є змога переглядати файли відразу на хмарі без використання додаткового програмного забезпечення і не завантажуючи собі на пристрій, рис. 3, рис. 4.

Цей вид навчання не обмежуються лише школою. Матеріали розміщені на хмарі учні можуть переглядати дома для повторення вивченого на уроці, або ж для того, щоб краще розібратись в темі, якщо при вивчені було щось незрозуміло. Якщо відео-фрагмент чи частину матеріалу не було змоги розглянути на уроці то учні можуть самостійно розглянути це дома. Для засвоєння матеріалу кожен учень матиме змогу підібрати темп сприйняття, обробки та засвоєння інформації.

Позитивний ефект при вивчені фізики матиме самостійних пошук цікавої інформації з теми учнями. При відшукані такої інформації учням потрібно лише відправити її вчителеві, який її перевірить на достовірність та відредагує з подальшим розміщенням на ресурсі. Це сприятиме в учнів розвитку самостійності, критичного мислення та творчої ініціативи.

Висновки

Застосування хмарно орієнтованого навчального середовища в процесі вивчення фізики вирішує питання удосконалення якості викладання фізики як у середній так і у вищій школі. Сам процес навчання переводиться на більш якісний та сучасний етап, адаптований до вимог сьогодення та відкриває нові шляхи для подальших досліджень щодо використання хмарних технологій у навчальному процесі, зокрема, при організації «перевернутого навчання».

Список використаних джерел

1. Биков В.Ю. Технології хмарних обчислень - провідні інформаційні технології подальшого розвитку інформатизації системи освіти України / В.Ю. Биков // Комп'ютер у школі та сім'ї. - 2011. - № 6. - С. 3-11.

2. Биков В.Ю. Хмарні технології, ІКТ-аутсорсинг і нові функції ІКТ підрозділів освітніх і наукових установ / В.Ю. Биков // Інформаційні технології в освіті. - №10. - 2011. - C. 8-23.

3. Литвинова С.Г. Поняття та основні характеристики хмаро орієнтованого навчального середовища середньої школи [Електронний ресурс] / С.Г. Литвинова // Інформаційні технології і засоби навчання: електронне наукове фахове видання. - 2014. - № 2 (40). - С. 26-41. - Режим доступу : http://joumal.iitta.gov.Ua/index.php/itlt/article/view/970/756#. U2aW6IF vzA.Моделювання й інтеграція сервісів хмаро орієнтованого навчального середовища : монографія / [Копняк Н., Корицька Г., Литвинова С., Носенко Ю., Пойда С., Сєдой В., Сіпачова О., Сокол І., Спірін О., Стромило І., Шишкіна М.] ; за заг. ред. С.Г. Литвинової. - К. : ЦП «Компринт», 2015. - 163 с.

4. Морзе Н. Педагогічні аспекти використання хмарних обчислень / Н. Морзе, О. Кузьминська // Інформаційні технології в освіті. - 2011. - № 9. - С. 20-21.

5. Наказ Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України «Про проведення дослідно-експериментальної роботи за темою «Хмарні сервіси в освіті» на базі загальноосвітніх навчальних закладів України» від 21.05.2014 № 629

6. Садовий М.І. Дистанційна освіта в умовах використання хмарних освітніх технологій як основа профорієнтаційної роботи з абітурієнтами / М.І. Садовий, О.М. Трифонова. // Хмарні технології в освіті : [матеріали Всеукр. наук.-метод. Інтернет-семінару, 21 грудня 2012 р., Кривий Ріг - Київ - Черкаси - Харків]. - Кривий Ріг, 2012. - С. 83-84.

7. Сейдаметова З.С. Облачные сервисы в образовании / З.С. Сейдаметова, С.Н. Сейтвелиева // Информационные технологии в образовании. - 2011. - № 9. - С. 105-111.

8. Шишкіна М.П. Хмаро орієнтоване освітнє середовище навчального закладу: сучасний стан і перспективи розвитку досліджень / М.П. Шишкіна, М.В. Попель // Інформаційні технології і засоби навчання. - 2013. - Т. 37, № 5. - C. 6680. - Режим доступу: http://lib.iitta.gov.ua/1490/1/Shyshkina- Popel.pdf; ISSN Online: 2076-8184.

9. Garfinkel S.L. Architects of the Information Society: 35 Years of the Laboratory for Computer Science at MIT / Simson L. Garfinkel ; edited by Hal Abelson. - Cambridge : The MIT Press, 1999. - 72 p.

10. Lytvynova S.G. Concepts and characristics of cloud oriented learning environment of school [online] / S.G. Lytvynova // Іnformatsіynі tehnologn i zasobi navchannya: E-Naukova fa- hove Vidanov. - 2014. - №2 (40). - P. 26-41. - Available from: http://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/970/756#. U2aW6IF_vzA (in Ukrainian).

11. Mell P. The NIST Definition of Cloud Computing (Draft) / Mell P., Grance T. // Recommendations of the National Institute of Standards and Technology. Special Publication 800-145 (Draft), 2011. - P. 1-3.

12. Yousif M. Cloud Computing - an IT paradigm changer / M. You- sif // Proc. of IEEE/ACS Conference «Computer systems and applications», 2010. - P. 187-194.

Размещено на Allbest.ru