Магистрант, ГАОУ ВО МГПУ, Москва,
E—mail: dorogavceva@lyceum1557.ru
Научный руководитель:
Кудрявцев В. Т.,
доктор психологических наук, профессор,
ГАОУ ВО МГПУ, Москва
Аннотация. Цель представленного исследования -анализ современных, доступных инструментов для проектной деятельности одарённых учащихся в естественно-научной области. В условиях очного обучения с применением дистанционных технологий учащиеся сталкиваются с отсутствием необходимого для практических и исследовательских работ оборудования. Исследовательская деятельность в естественно-научной области подразумевает поисковую активность и дивергентное мышление в ситуации неопределённости, причём залогом успешности такой деятельности зачастую является наличие оборудования. Однако, в условиях оторванности от лабораторий, проектная деятельность учащихся в естественно-научной области вынужденно «замораживается». Прежде всего, это связано со спецификой естественных наук, предполагающих непосредственное экспериментирование с объектом исследования. Однако, большинство учащихся, между тем, всегда имеют доступ к современным технологиям, позволяющим проводить измерения инструментами, встроенными в смартфон. В статье проанализирован опыт использования различных видов мобильных приложений в работе с одарёнными детьми в естественно-научной исследовательской деятельности в условиях как очного, так и очного обучения с применением дистанционных технологий. Среди многообразия мобильных приложений выделены приложения, способствующие организации, сопровождению и непосредственно обеспечивающие инструментальную базу для исследовательской деятельности. При этом наибольшую ценность для одарённых учащихся представляют приложения, использующие сенсоры смартфона для работы в качестве портативного многофункционального инструмента для экспериментирования. Приложения, содержащие сразу несколько инструментов для полноценных естественно-научных исследований, позволяют также развивать дивергентное мышление учащихся. В дальнейшем предстоит исследовать влияние многофункциональных приложений для измерений на развитие креативности и воображения одарённых учащихся в области естественных наук.
Введение. Мы живём в эпоху стремительного технического прогресса и постоянного приращения научных знаний. В этом быстро меняющемся мире для стабильного экономического развития потребуется создание уникальных технологий и поиск нестандартных решений. В настоящее время перед системой образования стоит необходимость выработки новых образовательных стратегий, направленных на развитие у обучающихся навыков исследовательской деятельности, критического и креативного мышления, а также межличностной коммуникации.
Всем этим вызовам современности отвечает описанное А.И. Савенковым исследовательское обучение [3]. В настоящее время в системе российского образования идея исследовательского обучения реализуется прежде всего через проектную деятельность учащихся. Причём наиболее эффективно в проектной деятельности проявляют себя одарённые дети, обладающие исследовательскими способностями.
Однако развитие технологий не только ставит вызовы, но и предлагает решения. В условиях ограниченных временных и материальных ресурсов информационные технологии помогают в организации, а где-то и в реализации, проектной деятельности.
Методы. В качестве методики исследования многообразия современных технологий, применимых в проектно-исследовательской деятельности, выбран анализ стремительно растущего рынка мобильных приложений и апробация их в работе с одарёнными детьми.
Результаты. Среди приложений и программного обеспечения, которые могут быть использованы учащимися в процессе исследовательского обучения и работы над проектом, можно найти множество различных ресурсов, облегчающих коммуникацию и взаимодействие или же представление и обработку результатов. Однако, встречаются и совершенно уникальные приложения, открывающие перед учащимися новые возможности для исследовательской активности. Особенно важным это становится при дистанционных или гибридных формах обучения, когда оторванность от лабораторий и реальных экспериментов чувствуется особенно остро.
В данной статье под проектной деятельностью будем понимать деятельность, направленную на получение уникального результата. При этом исследовательская деятельность учащихся подразумевает поисковую активность и дивергентное мышление в ситуации неопределённости. Готовые к проектной деятельности ученики, как правило, обладают и достаточно развитым конвергентным мышлением.
Отсюда при работе с одарёнными детьми разные типы приложений будут иметь разную ценность. Ресурсы для коммуникации, обработки данных и презентации результатов помогут решать вопросы межличностного взаимодействия, освободят время для исследовательской деятельности и творчества. Встроенные конструкторы дизайна, таблицы, фильтры и работа искусственного интеллекта позволяют учащимся легко и красиво представлять свои результаты. Однако, вряд ли данные приложения предполагают креативное использование.
Особняком стоят приложения, позволяющие получить виртуальный доступ в крупнейшие научные лаборатории. Такие приложения в проектной деятельности могут быть использованы за рамками стандартной виртуальной экскурсии (например приложение АЭС российского дизайна). Результат при этом будет зависеть от воображения самих учащихся.
Схожая ситуация с приложениями – виртуальными лабораториями по физике и химии (VoltLab, BEAKERbyTHIX, Химия для детей и другие). Одарённые учащиеся могут выйти за пределы предложенного функционала для использования приложений в проектной работе.
Для учащихся, увлечённых химией, можно найти не только виртуальные лаборатории, но приложения, помогающие составлять химические реакции, получать данные о химических и физических свойствах вещества (Инструментальный ящик, Химия X10 и другие).
Однако наибольшую ценность для проектной деятельности представляют приложения-инструменты для исследования (Phyphox, Магнитное поле и детектор постоянного тока, Компас, Тюнер n—TrackTuner, Люксметр Pro и другие).
Эпидемиологическая ситуация 2020 года дала мощный толчок для развития этого направления. В результате пандемии учащиеся во всех странах оказались оторваны от лабораторного оборудования. Под угрозой оказалась система преподавания естественно-научных и инженерных предметов, поскольку моделирование не может заменить реальный эксперимент. Однако при этом практически каждый учащийся имеет под рукой инструмент, позволяющий заменить большинство лабораторных цифровых датчиков.
Современный смартфон оснащен множеством сенсоров: магнитного поля, ускорения, скорости вращения, звука, освещенности, а некоторые модели могут даже измерять давление. Мобильные приложения позволяют использовать эти встроенные датчики для экспериментов и проектной работы. При этом нестандартное использование гаджета становится толчком для выхода за рамки привычного и развития дивергентного мышления.
Французские коллеги из университетов Париж-Сакле и Бордо предложили новые формы практической работы, которые позволят студентам добиться большей автономии[4]. Студентам предлагалось провести практическую работу самостоятельно со смартфонами или платами Arduino с открытым исходным кодом для экспериментов с электроникой. При этом для большинства экспериментов требовался только смартфон.
Французские преподаватели отмечают положительные аспекты нового подхода — он меняет отношение ученика к науке и учителям. Воображение учащихся и учителей является единственным ограничением для подобных экспериментов. В результате студентами был предложен 61 способ измерить высоту здания!
Получается, что вполне тривиальный эксперимент в нестандартной образовательной ситуации послужил поводом для раскрытия творческого потенциала учащегося.
Обсуждение. С точки зрения практического применения смартфона для экспериментирования наиболее перспективным показало себя приложение Phyphox (PhysicalPhoneExperimets). Главное его достоинство в том, что под одной оболочкой можно найти заготовки для множества экспериментов с различными сенсорами (см. рис 1, 2). Приложение русифицировано, отдельные опыты снабжены краткими инструкциями о работе датчиков. Данные можно получать в виде графиков, снимать значения отдельных полученных точек, экспортировать данные в виде таблиц. Таким образом, исследовательская деятельность обучающихся может быть поставлена на высоком уровне. Такие исследования по качеству исполнения не уступят проведённым на оборудовании компании «Научные развлечения» российского производства.
Рисунок 2. Некоторые вкладки Phyphox.
Рисунок 3. Некоторые вкладки Phyphox.
Подобный портативный инструмент открывает безграничные возможности для творчества исследователей.
Иллюстрации работы приложения: результат измерения угловой скорости вращения (смартфон вращался на компьютерном стуле, хорошо заметно плавное снижение угловой скорости) – рис. 3, а также результат измерения ускорения при колебательном движении (смартфон выступал в роли маятника, хорошо виден курсор снятия данных) – рис. 4.
Становится понятным, что применение мобильных приложений в проектной работе с одарёнными детьми будет развиваться и дальше. Достижения техники, искусственного интеллекта и машинного обучения призваны в дальнейшем освободить учащихся от рутинных операций и предоставить больше времени и ресурсов для творчества.
Рисунок 4. Измерение угловой скорости вращения.
Рисунок 5. Измерение ускорения маятника.
Таким образом, в результате анализа существующего рынка мобильных приложений выделены наиболее перспективные типы приложений для работы с одарёнными детьми:
- для организации коммуникации и взаимодействия;
- для представления результатов исследования;
- виртуальные лаборатории;
- приложения-инструменты для экспериментирования.
Причём, последний тип приложений оказался наиболее перспективным для развития исследовательских способностей.
В исследовательском обучении и, в частности, в экспериментальной или проектной деятельности исследование не является просто набором методов, приемов и инструментов, позволяющих решать поставленные задачи. Исследование становится содержанием и смыслом деятельности, ведущим способом контакта с окружающим миром. И очень важно, чтобы технологии не ограничивали, а расширяли возможности учащегося на этом пути. Для этого требуется отбор ресурсов и осознанный уход от навязанной технологиями шаблонизации деятельности.
В условиях пандемии, при внедрении дистанционного обучения естественные науки рискуют превратиться в дисциплины чисто теоретические, что может пагубно отразиться на развитии исследовательских способностей потенциальных будущих учёных. Грамотное использование современных технологий поможет решить эту проблему и, возможно, выведет исследовательскую активность учащихся на совершенно новый уровень.
Заключение. Дальнейшие исследования использования многофункциональных приложений для измерений в работе с одарёнными детьми позволят разработать методики развития креативности и воображения в области естественных наук на базе общедоступных цифровых инструментов.
Список литературы
- Иргалиев, С. С. Организация проектной деятельности на уроке – новый тренд образования / С. С. Иргалиев, О. В. Опря. – Текст : непосредственный // Молодой ученый. – 2019. – № 12 (250). – С. 259-263. – URL: https://moluch.ru/archive/250/57487/ (дата обращения: 08.06.2021).
- Непрокина И.В. Проектирование как тренд современной системы обучения// КиберЛенинка – научная электронная библиотека – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/proektirovanie-kak-trend-sovremennoy-sistemy-obucheniya/viewer (дата обращения: 08.06.2021).
- Савенков А. И. Психологические основы исследовательского обучения школьников [Электронный ресурс]. – Москва, 2007. –URL: http://www.alsak.ru/item/56–4.html(дата обращения: 08.06.2021).
- Universite Paris-Saclay// Physics Reimaginet// Physics & Smartphone. – URL: http://hebergement.universite-paris-saclay.fr/supraconductivite/smartphone-physics-challenge/les-grands-themes/?lang=en (дата обращения: 08 июня 2021).
The purpose of the presented research is to analyze modern, accessible tools for the project activities of gifted students in the natural science field. In the conditions of full-time education with the use of distance learning technologies, students face the lack of equipment necessary for practical and research work. Scientific research naturally implies divergent under uncertainty, and the access to equipment is the key of successful scientific research. However, in conditions of isolation from laboratories, students’ project activities in the natural science field are «frozen». First of all this is due to the specifics of the natural sciences, which involve direct experimentation with the object of research. However, most students, always have access to modern technologies that allow measurements to be carried out with tools built into a smartphone. The article analyzes the experience of using various types of mobile applications in working with gifted children in natural science research activities in conditions of both full-time education and education with the use of distance technologies. Applications that can contribute to organization of scientific research by providing specific tools are highlighted in the article. At the same time, applications that use smartphone’s sensor as a portable multifunctional tool are the most valuable for gifted students. Applications containing several tools for full-fledged natural science research at once also allow students to develop divergent thinking. In the future, it is necessary to investigate the impact of multifunctional measurement applications on the development of creativity and imagination of gifted students in the field of natural sciences.
Keywords: gifted children; mobile apps; project work; lockdown; distance learning; modern technologies.
http://izvestia-ippo.ru/dorogavceva-d-b-issledovatelskaya-i/