ГРИЦЕНКО НАТАЛІЯ ВОЛОДИМИРІВНА | ЦИФРОВІ СИМУЛЯТОРИ ЯК ФОРМА ОРГАНІЗАЦІЇ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ НА УРОКАХ ХІМІЇ

вчитель хімії
комунального закладу
“Боківська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів
Долинської районної ради”

ЦИФРОВІ СИМУЛЯТОРИ ЯК ФОРМА ОРГАНІЗАЦІЇ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ НА УРОКАХ ХІМІЇ

На часі суспільство потребує таких форм навчальної діяльності школяра, які би дозволили продукувати у випускників загальноосвітніх навчальних закладів інженерні та ІТ компетентності. Для цього є необхідність у використанні як традиційних так і сучасних форм навчання, що передбачають використання інформаційно-комунікаційних технологій та засобів. Автор вбачає розвиток вказаних компетентностей через  використання на уроках хімії навчальних цифрових симуляторів (ЦС).

Сучасний школяр в умовах інформаційно-інтелектуального суспільства потребує висококваліфікованого технологічного педагога, здатного не тільки на рівні з учнем використовувати ІКТ, а пропонувати нові форми навчальної діяльності в цій галузі освіти. Такою  формою навчання є робота із цифровими стимуляторами.

Симуляція – це імітація певної реальної речі, ситуації чи процесу. Процес симуляції зазвичай включає відтворення деяких ключових властивостей чи поведінки обраної фізичної або абстрактної системи [1]. Цифровий симулятор може бути інструментом для моделювання поведінки систем або тренажером.

У статті Роджера Д. Сміта «Енциклопедія комп’ютерних наук» [2] повідомляється, що піонером симуляційних концепцій був Джон фон Нейман. В кінці 1940-х років він задумав ідею запуску декількох  повторень моделі, збору статистичних даних та отримання поведінки реальної системи на основі цих моделей. Це стало відомо як метод Монте-Карло із-за використання випадково згенерованих варіацій для представлення поведінки, яку неможливо було точно змоделювати, але можна було б статистично охарактеризувати. Фон Нейман використав цей метод для вивчення випадкових дій нейтронів та ефективності польоту бомбардувань літаків.

Концепції моделювання дискретних подій DES (дискретизація – процес перетворення неперервного сигналу в цифровий)  були розроблені в кінці  1950-х років. Першу DES-специфічну мову розробили в General Electric К.Д.Тохер та Д.Г. Оуен. Загальна програма моделювання була створена для вивчення виробничих проблем General Electric та була передана світу на другій Міжнародній конференції з дослідження операцій.

Моделювання використовується практично в кожній інженерній, науковій та технологічній дисципліні. За шістдесят років з моменту свого офіційного визначення цей метод адаптований до широкого кола застосувань

Спочатку метод симуляцій використовувався тільки у промисловості, а згодом зазнав поширення серед інших галузей життя людини. Нині не дивують авіа- та автомобілесимулятори, які є тренажерами для льотчиків та водіїв, симулятори для дизайну територій та приміщень, стимулятори інтерактивних розваг.

Симуляцію проводять з різною метою – тренування та навчання персоналу, тестування технологій в граничних умовах, тестування безпеки тощо. Також використовується науковцями для здійснення експериментів, які неможливі в реальності. Симуляцію використовують, щоб продемонструвати можливі ефекти певних дій. Зазвичай симуляцію проводять, коли експерименти над реальною системою неможливі через її недосяжність, небезпеку або високу вартість таких експериментів [1]. Саме останні фактори спонукають до використання цифрових симуляторів як навчального інструменту та форми навчальної діяльності на уроках природничих дисциплін, де експеримент та дослідження є обов’язковими.

Зрозуміло, що на даний час обладнання та забезпечення кабінетів хімії не є достатніми, щоби у повному обсязі сформувати дослідницькі компетентності школяра. Тому навчальні цифрові симулятори на часі є супер-оптимальними, адже забезпечують не тільки віртуальні умови для досліджень та експериментів, а й сприяють формуванню навичок проектування та моделювання.

У загальноосвітніх навчальних закладах вчителі природничо-математичних наук можуть використовувати цифрові симулятори, розташовані на платформах:

  • Phet ;
  • Desmos (побудова графіків та онлайн графічний калькулятор);
  • GeoGebra (створення динамічних «живих» креслень для використання на різних рівнях навчання геометрії, алгебри, планіметрії та інших суміжних дисциплін).

У своїй практиці використовую інструменти програми Phet. Ця програма дозволяє використовувати симулятори з хімії, фізики, біології, математики, науки про планету Земля. Симулятори можна обрати за градуюванням: початкова школа, середня школа, старша школа, університет.

На сторінці «Хімія» розташовані 50 цифрових симуляторів. У чому їх переваги?:

  • забезпечують трьохвимірну анімацію;
  • є цікавими тренажерами не тільки для учнів, а й для їх батьків;
  • дозволяють будувати просторові моделі молекул з використанням різних видів зв’язків;
  • дозволяють моделювати молекули в різних агрегатних станах;
  • надають числові значення для різних фактів, моделей, явищ, процесів;
  • забезпечують умови для віртуального експерименту;
  • дозволяють змінювати та коригувати умови процесів та явищ, спостерігати за хімічною системою за змінених умов;
  • формують навички інженерного проектування;
  • дозволяють підбирати відповідності, доки вони не будуть правильними;
  • більшість ЦС є інтегрованими, де візуально сприймаються явища в комплексі з погляду різних наук. Це забезпечує їх універсальність для міжгалузевих досліджень;
  • ЦС у цікавій формі розвивають пізнавальний інтерес до вивчення певної науки та формують інформармаційно-комунікативні компетентності учнів ( й учителів також).

Хочу зазначити, що симулятори не можна скачати на флешку або інший електронний носій. Програми працюють тільки в мережі Інтернет і потребують реєстрації на вказаних ресурсах програм (для вчителів безкоштовно). Зрозуміло, що для роботи на уроці потрібен доступ до Інтернету.

Із цифровими стимуляторами краще працювати індивідуально або в парах, проте можна організувати  роботу груп з використанням множинних «мишок».

ЦС можна використовувати на різних етапах уроку:

  • під час актуалізації опорних знань як перевірку домашнього завдання або виконання індивідуального завдання;
  • під час вивчення нового матеріалу як мотивацію або проблему уроку;
  • під час закріплення як умову закритого завдання або завдання дивергентного змісту;
  • деякі ЦС можуть навіть забезпечити організаційний момент уроку, де планується робота в групах.

Насамкінець варто наголосити, що тільки той учитель, який використовує сучасні та цікаві форми роботи, уособлює в собі наставника і друга, інтелектуала та лідера, айтішника і мейкера,  коучера і тьютора допоможе учневі розвинути свій потенціал та створить умови для подальшого вибору професії та успішного росту в ній.

Використані джерела:

  1. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D1%96%D1%8F
  2. http://www.modelbenders.com/encyclopedia/encyclopedia.html

Comments

    1. Пані Лілія! Щиро радію з того, що у цьому році педагогів-долинчан на Хмурівських читаннях стало більше і що моя публікація стала цікаваю для Вас.