Instrukcje dla nauczyciela dotyczące interaktywnych aplikacji dostępnych na portalu edukator.pl
Wirtualne laboratoria - przegląd
Rozwój technologii informacyjno-komunikacyjnych otworzył w dydaktyce nowe możliwości i metody, wcześniej niedostępne. Narzędzia, które zawdzięczamy współczesnym technologiom cyfrowym, mogą znacznie ułatwić, przyspieszyć, uatrakcyjnić i wzmocnić proces zdobywania wiedzy i umiejętności.
Niniejszy informator zawiera garść wskazówek i informacji technicznych dotyczących internetowych aplikacji interaktywnych, ze szczególnym uwzględnieniem symulacji i wirtualnych laboratoriów.
W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.
W repozytorium portalu edukator.pl zgromadziliśmy kilka tysięcy interaktywnych aplikacji wspomagających proces nauczania/uczenia się. Aplikacje przetłumaczone są na język polski i udostępniane na portalu (na podstawie otwartych licencji lub zgody właścicieli praw autorskich). Dostępne online bez konieczności instalowania czegokolwiek, a dodatkowo, część z nich można pobrać i korzystać offline (bez dostępu do internetu). Materiały nie zawierają żadnych reklam i są bezpieczne dla użytkownika. Większość materiałów dotyczy fizyki i matematyki, ale każdy znajdzie tu coś dla siebie.
Część z tych aplikacji to proste animacje i wizualizacje, część to rozbudowane narzędzia, symulatory i e-laboratoria pozwalające na samodzielne wykonanie wirtualnych doświadczeń, wspierające uczenie się przez praktykę tam, gdzie (z różnych powodów) nie jest możliwe przeprowadzenie doświadczenia rzeczywistego. Także w przypadku dobrze wyposażonych laboratoriów i badań możliwych do przeprowadzenia w warunkach szkolnych, mogą stanowić świetny wstęp, przygotowujący do wykonania właściwego doświadczenia w pracowni.
Podstawowe typy aplikacji to:
Korzystanie z symulacji często wymaga bezpośredniego wsparcia nauczyciela lub przygotowania dodatkowych instrukcji/wskazówek, materiałów pomocniczych, takich jak arkusze laboratoryjne, karty pracy itp. (oczywiście zależy to od poziomu edukacyjnego i poziomu uczniów, stopnia zaawansowania symulacji i tego na ile jest ona intuicyjna). Przykładowe materiały sukcesywnie będziemy udostępniali na portalu edukator.pl. Poniżej garść ogólnych zasad, którymi należy się kierować (na podstawie materiałów PhET).
Aplikacje dydaktyczne są specjalnie projektowane i testowane pod kątem wspierania nauki uczniów. Jednak to, co uczniowie z nimi robią, jest równie ważne jak same symulacje. Symulatory mogą być wykorzystywane w wielu różnych rodzajach zajęć, ale uważamy, że są one najbardziej skuteczne w przypadku zajęć, które wykorzystują ukierunkowane dociekanie, umożliwiające uczniom samodzielne wyciąganie wniosków i dochodzenie do zrozumienia. Aby efektywnie wspierać badania uczniów, sugerujemy:
Uczenie się przez dociekanie - to działania oparte na zapytaniach i samodzielnym (ale kontrolowanym i wspomaganym przez nauczyciela) poszukiwaniu/odkrywaniu. Najbardziej efektywna i aktywizująca metoda wykorzystania symulacji.
Uczniowie uczą się poprzez zadawanie pytań i poszukiwanie odpowiedzi. Są aktywnie zaangażowani w proces uczenia się, a nauczyciel pełni rolę przewodnika i mentora. Nauczanie oparte na tej metodzie pozwala uczniom rozwijać umiejętność samodzielnego myślenia i rozwiązywania problemów. Pomaga angażować się w proces uczenia się i czerpać z niego większą przyjemność.
Zawarte w materiałach dodatkowych odnoszących się do konkretnej symulacji, linkowanych na jej stronie, bezpośrednio pod iframem. Patrz Instrukcje dla nauczyciela.
Na stronach PhET znajdziemy rozliczne wskazówki dotyczące planów nauczania i uczenia się poprzez samodzielne poszukiwania oparte na symulacjach. Odnoszą się one do konkretnych symulacji PhET ale z powodzeniem mogą być też wykorzystywane przy opracowywaniu materiałów do innych symulacji.
Założony w 2002 roku przez laureata Nagrody Nobla Carla Wiemana projekt PhET Interactive Simulations na University of Colorado Boulder tworzy bezpłatne, interaktywne symulacje z zakresu nauk ścisłych. Symulacje PhET opierają się na szeroko zakrojonych badaniach edukacyjnych i angażują uczniów poprzez intuicyjne, przypominające grę środowisko, w którym uczniowie uczą się poprzez eksplorację i odkrywanie. Witryna została przez nas przetłmaczona i jest dostępna tu: PhET Interactive Simulations - polska wersja. Oprócz samych symulacji strony PhET zawierają całą ich obudowę (opisy funkcjonalności, cele edukacyjne, scenariusze lekcji, arkusze pracy, materiały udostępniane przez nauczycieli itd.). Dodatkowo nauczyciele mają dostęp do wirtualnych warsztatów dotyczących wykorzystania symulacji (nie tylko PhET!) w efektywny sposób - pisanie scenariuszy lekcji, arkuszy ćwiczeń, przygotowywanie pytań koncepcyjnych czy pytań/wskazówek naprowadzających.
Aplikacje udostępniane na edukator.pl są ogólnodostępne. Można je linkować, osadzać u siebie na stronach w postaci iframów. Zalogowani użytkownicy mają poza tym całą masę dodatkowych funkcjonalności, którymi tu nie będziemy się szczegółowo zajmowali (zainteresowani mogą skorzystać z odpowiednich samouczków i tutoriali). Nadmienimy jedynie, że z poziomu własnego konta wyszukiwanie, zapisywanie, porządkowanie i udostępnianie jest o wiele prostsze i wymaga często jedynie jednego kliknięcia lub po prostu przeciągnięcia miniaturki w odpowiednie miejsce (dotyczy to także materiałów zewnętrznych spoza portalu). W swoich zasobach można umieszczać: strony html, pdf, zdjęcia, filmy itd - wszystko co da się otworzyć w przeglądarce. Grupowanie materiałów pozwala udostępniać je w postaci gotowych, rozbudowanych lekcji i kursów. Dodatkowym ułatwieniem jest dostęp z tego poziomu do licznych narzędzi, m.in. do generatora różnego rodzaju testów i quizów, edytora dokumentów itd.. Udostępnianie materiałów uczniom, pogrupowanym w wirtualne klasy lub mniejsze/większe grupy, odbywa się na podstawie wygenerowanych kodów, które nauczyciel im udostępnia.
Wszyscy użytkownicy. Ogólnodostępna wyszukiwarka materiałów znajduje się mniej więcej w na wysokości 1/3 strony głównej i wygląda tak, jak na zrzucie ekranu poniżej. Wyszukiwanie może odbywać się poprzez wpisanie słowa kluczowego/tagu i kliknięcie ikony z lupą...
...lub zaznaczenie rodzaju aplikacji, ew. kolekcji, która nas interesuje. Zdjęcie poniżej przedstawia sytuację po kliknięciu przycisku Rodzaje. Teraz kliknięcie np. przycisku lab wyświetli aplikacje opatrzone tym tagiem.
Jeżeli wyszukiwanie zwraca dużą liczbę materiałów spełniających kryteria, na stronie pojawi się ich 100. Każde kliknięcie przycisku na dole strony: Pokaż więcej, rozszerza ją o 100 następnych. Oczywiście zawsze możemy też zawęzić kryteria wyszukiwania.
Kliknięcie miniatury otworzy stronę z osadzoną aplikacją. Na górze strony znajdziemy krótki opis, a po prawej przycisk umożliwiający natychmiastowe zapisanie aplikacji (dotyczy tylko zalogowanych użytkowników).
Pod iframem aplikacji umieszczone są linki: bezpośrednio do strony aplikacji i, jeśli są, do materiałów dodatkowych. Jeszcze niżej, tuż powyżej stopki, umieszczone są tagi - kliknięcie każdego otworzy przegląd aplikacji opatrzonych tym tagiem.
Przeszukiwanie może też odbywać się z pełnej listy dostępnych aplikacji - jeśli poniżej wyszukiwarki w okienku Nowości, klikniemy Zobacz więcej, pojawi się 100 miniaturek ze skrótowymi opisami, linkujących do ostatnio dodanych aplikacji (w kolejności od najnowszej do coraz starszych). Każde kliknięcie przycisku na dole strony: Pokaż więcej, rozszerza ją o 100 następnych.
Na edukator.pl zalogowani użytkownicy mają możliwość skorzystania z edytora testów. Umożliwia on tworzenia własnych interaktywnych ćwiczeń i testów, także takich, w których osadzimy symulację i na jej podstawie pozwolimy uczniowi na samodzielne zrozumienie zagadnienia i dotarcie do odpowiedzi na zadane pytania. Kilkanaście typów pytań, możliwość korzystania z banku pytań, wcześniej przygotowanych i materiałów innych użytkowników, jeśli zostały udostępnione, bardzo ułatwia pracę. Dodatkowo funkcjonalność narzędzia zwiększają dowolnie ustawiane reguły dotyczące udostępniania, czasu pracy, podpowiedzi i dodatkowych wskazówek, ujawniania poprawnych odpowiedzi itd. świetną informację zwrotną i to zarówno dla ucznia, jak i dla nauczyciela (automatycznie otrzymuje on informacje o wykonaniu ćwiczenia, czasie pracy, wyniku osiągniętym przez ucznia itp.). Przy niektórych symulacjach będziemy publikowali arkusze tego typu, głównie pod kątem uczniów, którzy samodzielnie bawią się symulacją i potrzebna jest im informacja zwrotna, czy dobrze zrozumieli temat. Publikowane przez nas przykładowe arkusze dotyczą poziomu podstawowego i są maksymalnie otwarte:
Wykorzystanie symulacji komputerowych w nauczaniu, zwłaszcza w odniesieniu do nauk ścisłych, to rosnąca i ewoluująca praktyka. Tam gdzie nie jest możliwe przeprowadzenie eksperymentów realnych, badanie modelu "zaszytego" w symulacji ułatwia zrozumienie przedstawianego zjawiska. Dodatkowo, kształcenie umiejętności samodzielnego zbierania i opracowywania danych, ich wizualizacji w postaci wykresów i diagramów wydaje się być w dzisiejszym świecie coraz bardziej potrzebne. Znajdowanie prawidłowości - a na wyższym etapie edukacyjnym także ustalanie zależności ilościowych, posługiwanie się narzędziami, które to ułatwiają, to coraz bardziej pożądane umiejętności. Edukacja w zakresie nauki o danych jest nam niezbędna.
Poniżej kilka wskazówek odnoszących się do sytuacji, w której korzystamy z symulacji jako źródła danych liczbowych.
Do bardziej zaawansowanych symulacji i wirtualnych laboratoriów będziemy starali się dołączać materiały dodatkowe zawierające opis funkcjonalności, propozycje wykorzystania i przykładowe cele nauczania oraz ew. linki do materiałów pomocniczych - arkuszy pracy ucznia (patrz niżej).
Będą udostępniane w formacie google doc. Można je wydrukować i rozdać uczniom do ręcznego wypełnienia lub, po skopiowaniu, można je dowolnie edytować, dostosowując do swoich potrzeb i kolejne kopie, po ustaleniu uprawnień edycji, udostępniać uczniom do wypełnienia on line.
Typowy arkusz pracy zawiera link bezpośredni do symulacji, podstawowe cele edukacyjne, pytania pomocnicze ukierunkowujące badania, szablony tabel do nanoszenia danych eksperymentalnych i miejsca na wykresy uzyskanych zależności i wnioski. Szablony odnoszą się tylko do badań jakościowych i, w przypadku badań ilościowych, związku między dwiema zmiennymi. W tym drugim przypadku uczniowie kontrolują jedną zmienną (niezależną) i analizują, jak jej zmiana wpływa na drugą zmienną zależną - mają za zadanie zebrać dane, sporządzić wykres danych, a następnie ustalić zależność matematyczną, która wiąże ze sobą te dwie zmienne i sformułować wnioski.
Porządkując dane i szukając związków między zmiennymi możemy oczywiście wykonywać obliczenia ręcznie, wspierając się zwykłym kalkulatorem ale możemy też sięgnąć po narzędzia bardziej zaawansowane: kalkulatory graficzne, arkusze kalkulacyjne, czy narzędzia sieciowe dostępne online. Poniżej prezentujemy kilka najbardziej popularnych. Do wykorzystania w wyższych klasach szkoły podstawowej i w szkole średniej polecamy szczególnie Szybkie Wykresy. Program prościutki w obsłudze, w większści przypadków w zupełności wystarczający do zastosowań szkolnych i to zarówno w pracowniach jak i w doświadczeniach wirtualnych. Link do instrukcji umieszczony będzie w każdym materiale na górze strony po prawej.