e-Doświadczenia w fizyce

Opis rozwiązania:

Nazwa rozwiązania: e-doświadczenia w fizyce 

Rozwiązanie wypracowane w projekcie odpowiada na problem niskiego zainteresowania uczniów szkół ponadgimnazjalnych kształceniem na kierunkach ścisłych (w szczególności fizyki). Przedmiot fizyka najczęściej kojarzony jest przez uczniów jako trudny i wymagający. Niechęć do przedmiotu związana jest często z przestarzałymi metodami prowadzenia zajęć. W opinii uczniów fizyka mogłaby być bardziej interesująca, gdyby lekcje z tego przedmiotu były prowadzone w sposób mniej encyklopedyczny, a bardziej zbliżony do praktycznego –prezentujący fizykę w życiu codziennym. Zastosowanie atrakcyjnej formy nauczania, może być czynnikiem zmniejszającym niechęć do tego przedmiotu, a przez to może on pokazać nową – ciekawą – formę pozornie nieinteresujących zagadnień.

Zaproponowane w projekcie rozwiązanie – e-doświadczenia w fizyce – ma na celu zwiększenie zainteresowania uczniów nauką fizyki i zachęcenie ich do dalszego kształcenia na kierunkach o kluczowym znaczeniu dla gospodarki opartej na wiedzy. Wypracowany model to zestaw programów komputerowych – wirtualnych zestawów doświadczeń fizycznych, tzw. e-doświadczeń. Rozwiązanie wyraża się w założeniach aplikacji, które nie są prostymi symulacjami zjawisk fizycznych, lecz w jak najwierniejszy sposób starają się naśladować rzeczywiste doświadczenia, realizując m.in. schemat „zaprojektuj, zbuduj, przeprowadź doświadczenie, przeanalizuj i przedstaw wyniki”, gdzie uczenie się na błędach jest bardzo istotnym elementem dydaktycznym. Daje to bowiem szansę na swobodne eksperymentowanie, uczniowie mają możliwość przeprowadzania doświadczeń fizycznych, na których przeprowadzenie z wielu powodów (np. brak odpowiedniego sprzętu lub czasu na przygotowywanie realnych zestawów doświadczalnych) nie ma czasu w czasie zbyt krótkich lekcji. Dodatkowo, e-doświadczenie można wykonać w domu, w celu powtórzenia wiadomości, bądź poznania i zrozumienia nowych zjawisk fizycznych.

Kto może skorzystać: 

Rozwiązanie może być stosowane przez nauczycieli fizyki w szkołach ponadgimnazjalnych oraz uczniów tych szkół. Dodatkowo rozwiązanie może być stosowane przez nauczycieli szkół gimnazjalnych (pod warunkiem odpowiedniego dostosowania poziomu ćwiczeń) i nauczycieli przyrody w szkołach podstawowych (do prostych demonstracji wybranych zjawisk fizycznych) oraz uczniów tych szkół.

Innowacyjność:

e-doświadczenia mają pokazują zagadnienia fizyczne w szerszej perspektywie. Umożliwiają uczniom głębsze zrozumienie problemu, pozwalają na budowanie łatwiej zrozumiałych modeli, ciągów przyczynowo-skutkowych i zbiorów zależności, niezbędnych do opisu zjawiska, ale przede wszystkim umożliwiają samodzielną pracę. Należy podkreślić, że e-doświadczenia nie są typowymi symulacjami, które są szeroko dostępne w Internecie. W odróżnieniu od nich, proponowane e-doświadczenia są w jak największym stopniu zbliżone do rzeczywistości, a także wpisują się w schemat zaprojektuj/zbuduj/wykonaj/przeanalizuj/przedstaw wyniki, gdzie istotne jest uczenie się na błędach.

Proponowane rozwiązanie zakłada ponadto możliwość ingerencji ucznia w parametry i budowę przeprowadzanego e-doświadczenia w celu wymuszenia od niego aktywności i rozbudzenia naukowej ciekawości, w tym nauki identyfikacji problemów badawczych. Umożliwia się uczniowi (i oczywiście nauczycielowi) obserwację zachowania się badanego układu w różnych warunkach i przy różnorodnie określonych parametrach, co jest niemożliwe w rzeczywistych doświadczeniach. Wskazywane są często odniesienia danego e-doświadczenia do interdyscyplinarnego charakteru nauk matematyczno-przyrodniczych, np. wyniki trzeba analizować przy pomocy metod statystycznych (matematyka) i opracowywać je przy pomocy arkusza kalkulacyjnego (informatyka). Dodatkowo, część e-doświadczeń porusza zagadnienia z pogranicza chemii fizycznej. 

Skuteczność:

Rozwiązanie zostało przetestowane w praktyce oraz poddane ewaluacji zewnętrznej. Wyniki ewaluacji zewnętrznej potwierdzają jego skuteczność. Przykładowo: 70% uczniów biorących udział w projekcie deklaruje chęć studiowania na kierunkach technicznych lub matematyczno-przyrodniczych, 42% uczniów stwierdziło, że łatwiej jest im zrozumieć i przyswoić zagadnienia z lekcji fizyki, na których były wykorzystywane e-doświadczenia, w porównaniu do zajęć standardowych/klasycznych, 75% nauczycieli stwierdziło, że rozumienie fizyki wśród uczniów, którzy mieli możliwość testowania e-doświadczeń jest wyższa.

Elementy składowe (do zastosowania w praktyce):

• zestaw 23 e-doświadczeń – programów komputerowych, przystosowanych do pobrania i uruchomienia w trybie off-line oraz do bezpośredniego uruchomienia z poziomu przeglądarki www w trybie on-line;
• zestaw 23 podręczników dla uczniów (zeszytów ćwiczeń);
• zestaw 23 podręczników dla nauczycieli (zawierających wskazówki metodyczne);
• program szkoleń dla nauczycieli.

Produkt dostępny w wyszukiwarce IP pod adresem: https://zasobyip2.ore.edu.pl/pl/publications/search?projectDecisionNumber=POKL.03.03.04-00-065%2F10-00