Баяндаманың тақырыбы: "STEM білім беру және VR виртуалды AR кеңейтілген шындық технологиялары".

Зейнелхан Г.

Физика пәні мұғалімі

ШҚО білім басқармасы Өскемен қаласы бойынша

білім бөлімінің «Шоқан Уәлиханов атындағы №3 мектеп-лицейі»КММ

Баяндаманың тақырыбы: "STEM білім беру және VR виртуалды AR кеңейтілген шындық технологиялары".

Аннотация: Бұл мақалада STEM білім беру және VR виртуалды AR кеңейтілген шындық технологиялары оқушылардың ғылым,технология, инженерия жәнне математика білімдерін практикада қолдану дағдыларын қалыптастыруға, сыни және шығармашылық ойлау қабылетін дамытуға бағытталған инновациялық әдістердің тиімділігі баяндалады.

Кілттік сөздер: STEM, STEАM технология, математика, инженерия, инновация, цифрлық интернет ресурстары, VR виртуалды AR кеңейтілген шындық.

Аннотация : В данной статье описана эффективность инновационных методов STEM-образования и виртуальных AR-технологий дополненной реальности, направленных на формирование у студентов навыков применения знаний в области науки, техники, инженерии и математики на практике, развития критического и творческого мышления.

Ключевые слова: STEM, технология STEAM, математика, инженерия, инновации, цифровые интернет-ресурсы, виртуальная дополненная реальность VR.

Abstract: This article describes the effectiveness of innovative methods of STEM education and VR virtual AR augmented reality technologies aimed at forming students' skills in applying knowledge of science, technology, engineering and mathematics in practice, developing critical and creative thinking.

Keywords: STEM, STEAM technology, mathematics, engineering, innovation, digital internet resources, VR virtual AR augmented reality.

Кіріспе

Мақсаты: Оқушылардың зерттеушілік, шығармашылық дағдыларын дамыту.

Міндеті:

• STEM білім беруде VR/AR технологияларын қолдану тәсілдерін қарастыру – Әр түрлі пәндерде (физика, химия, биология, математика, инженерия) пайдалану жолдарын зерттеу.

• VR/AR технологияларының оқушылардың оқу үлгеріміне әсерін талдау – Оқу материалын меңгеру деңгейіне және практикалық дағдыларды дамытуға ықпалын қарастыру.

• VR/AR технологияларын білім беру жүйесіне енгізудің тиімді жолдарын ұсыну – Мұғалімдер мен оқушыларға арналған әдістемелік ұсыныстар дайындау.

Өзектілігі: VR және AR құралдары STEM пәндерін оқытуда тәжірибелік білім берудің жаңа деңгейін ұсынады. Мысалы, оқушылар күрделі химиялық реакцияларды қауіпсіз орындап, ғарыш кеңістігінде виртуалды экскурсия жасай алады немесе адам ағзасын 3D форматында зерттей алады. Бұл әдістер дәстүрлі оқыту тәсілдеріне қарағанда көрнекілік пен интерактивтілікті күшейтіп, оқушылардың сабаққа деген қызығушылығын арттырады. Сонымен қатар, VR/AR технологиялары қолжетімді және қауіпсіз ортада тәжірибелер жүргізуге мүмкіндік береді. Қазіргі таңда бұл технологияларды білім беру жүйесіне тиімді енгізу – XXI ғасырдың негізгі трендтерінің бірі болып табылады. Сондықтан STEM білім беру мен VR/AR технологияларын біріктірудің әдістемесін зерттеу өзекті мәселе болып саналады.

Нәтижесі:

VR және AR технологияларының STEM білім беруге ықпалы анықталады.
Оқу процесінде осы технологияларды тиімді қолдану жолдары ұсынылады.
Оқушылардың қызығушылығы мен білім сапасын арттыруға арналған әдістер анықталады.
STEM пәндерінде VR және AR құралдарын енгізу бойынша ұсыныстар әзірленеді.

Қазіргі білім беру жүйесінде цифрлық технологиялардың рөлі артып келеді. STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) білім беру әдістері оқушылардың логикалық ойлауын, шығармашылық қабілетін және зерттеушілік дағдыларын дамытуды көздейді. Осы тұрғыда виртуалды шындық (VR) және кеңейтілген шындық (AR) технологиялары STEM білімін жетілдірудің жаңа мүмкіндіктерін ұсынады. Бұл баяндамада VR/AR технологияларының STEM білім беру жүйесіндегі маңыздылығы, қолдану тәсілдері мен артықшылықтары қарастырылады. Мемлекет басшысы Қасым-Жомарт Тоқаев «Жаңа жағдайдағы Қазақстан: іс-қимыл кезеңі» атты Жолдауында цифрландыру барлық реформаның басты элементі екеніне маңыз берді. Бұл – сәнге айналған үрдіске ілесу емес, ұлттың бәсекеге қабілеттілігін арттырудың негізгі құралы, табысты болудың басты кілті.

STEM – оқытудың біріктірілген тәсілі, оның шеңберінде академиялық ғылыми-техникалық тұжырымдамалар шынайы өмір контексінде зерттеледі. Бұл Нақты ғылымдардың негізгі принциптерін бір уақытта зерттеуді қамтитын жан-жақты оқыту. Оларға жаратылыстану ғылымдары, инженерия, математика, технология жатады. Балалар оқиғалардың өзара байланысын көруге үйренеді, логика принциптерін жақсы түсінеді және өз модельдерін жасау барысында жаңа және ерекше нәрсені табады. Кешенді тәсіл олардың білім құмарлығын дамытуға және білім беру процесіне тартылуына ықпал етеді.

Виртуалды шындық (VR) дегеніміз не?

VR – толықтай цифрлық орта құруға мүмкіндік беретін технология. Оқушылар арнайы көзілдірік немесе шлем киіп, шынайы өмірде жоқ виртуалды кеңістікте әрекет ете алады.

Мысалы:

• Оқушылар VR арқылы Күн жүйесінде виртуалды саяхат жасай алады.

• Химия сабағында молекулалық байланыстарды 3D форматта зерттей алады.

Кеңейтілген шындық (AR) дегеніміз не?

AR – нақты әлемге цифрлық элементтерді қосатын технология. Бұл технология смартфон, планшет немесе AR көзілдірік арқылы қолданылады.

Мысалы:

• Биология сабағында адамның ағза мүшелерін 3D үлгіде қарау.

• Математика сабағында күрделі геометриялық пішіндерді визуалдау.

VR және AR технологиялары STEM білім беруде қалай қолданылады?

Ғылым (Science) пәнінде:

• VR: Оқушылар лабораториялық тәжірибелерді қауіпсіз виртуалды ортада орындай алады (мысалы, қауіпті химиялық реакцияларды зерттеу).

• AR: Ғарыштық денелерді, анатомиялық құрылымдарды немесе табиғи құбылыстарды интерактивті түрде зерттеуге мүмкіндік береді.

Технология (Technology) пәнінде:

• VR: Бағдарламалау және 3D модельдеу орталарында оқушылар виртуалды инженерлік жобалар құра алады.

• AR: Кодтау немесе электроника схемаларын визуализациялауға мүмкіндік береді.

Инженерия (Engineering) пәнінде:

• VR: Оқушылар архитектуралық жобаларды құрып, инженерлік модельдер жасай алады.

• AR: Машина бөлшектерінің қалай жұмыс істейтінін көруге мүмкіндік береді.

Математика (Mathematics) пәнінде:

• VR: Геометриялық пішіндерді үш өлшемді кеңістікте зерттеу мүмкіндігін ұсынады.

• AR: Математикалық формулалар мен графиктерді кеңістікте көрнекі түрде көрсетуге көмектеседі.

STEM білімінде VR және AR технологияларының артықшылықтары

Көрнекілік – Күрделі ғылыми ұғымдарды нақты визуализациялауға көмектеседі.
Қауіпсіздік – Химиялық немесе физикалық эксперименттерді қауіпсіз орындауға мүмкіндік береді.
Қызығушылықты арттыру – Оқушылардың сабаққа деген ынтасын жоғарылатады. Интерактивтілік – Дәстүрлі оқулықтармен салыстырғанда, оқушыларға оқу процесіне белсенді қатысуға мүмкіндік береді.
Қолжетімділік – Географиялық немесе материалдық шектеулерге қарамастан, кез келген жерде білім алуға мүмкіндік береді.жәнеде, Пәндер бойынша емес, тақырыптар бойынша интеграцияланған оқыту; Нақты өмірде ғылыми-техникалық білімді қолдану; Сыни ойлау және проблемаларды шешу дағдыларын дамыту;Белсенді қарым-қатынас және топтық жұмыс; Техникалық пәндерге қызығушылықты дамыту; Жобаларға креативті және инновациялық тәсілдермен әр баланың жас және жеке ерекшеліктерін ескере отырып, балалардың іс-әрекеті арқылы техникалық шығармашылыққа деген ынтаны дамыту;

STEM технологиясыныц білім сапасына оң әсерiн зерделей келіп, STEM технологиясы

практикалык дагдыларды дамытуға, окушыларга теорияны тәжірибе аркылы меңгеруге мүмкiндiк береді, Зертханалык жумыстар, робототехника, багдарламалау және инженерлш жобаларда окушылардыц мәселелердi шешу кабiлетiн арттырады. Шынайы өмiрлiк жагдайларга дайындыкты күшейтеді, шығармашылык пен инновацияга ынталандырады. STEM бшм беру окушыларды стандартты жауаптардан ауыткып, шыгармашылык жолдарын iздеуге багыттайды. Инженерлiк жобалар, 3D модельдеу, және гылыми тәжiрибелер аркылы окушылар өз идеяларын жүзеге асырады және де математикалык есептердi инженерлiк жобаларда пайдалануға, физикалык заңдарды робототехникада колдануда окушылардыц окуга деген ынтасын арттырып, бiлiмдi игеру сапасын жаксартады.

Кесте 1- оқушылардың физика пәні бойынша негізгі инженерлік құзырыеттіліктерінің қалыптасу деңгейлері. STEM білім беру және VR виртуалды AR кеңейтілген шындық технологияларын сабақта қолдану кезіндегі оқушылардың пайыздық көрсеткіші.

Эксперимент нәтижесінде оқушылардың құзыреттіліктерінің қалыптасуының төменгі деңгейінде оқушылар саны аз, ал жоғары деңгейінде эксперименттік топтың оқушылары көп болғандықтан олардың пайыздық өсімі көбірек екенін байқауға болады.

Кесте 2- STEM технологиясын 5Е әдісімен ұйымдастырылып жүргізілген сабақ жоспары бойынша оқушылардың теориялық білімдерін практикада қолдану көрсеткіші.

7-11 сынып оқушыларымен сабақ өткізу барысында, оқу бағдарламасынан, сабақ мақсатына қол жеткізу үшін ұйымдастырылған STEM тапсырмаларының орындалу көрсеткіші. Кесте бойынша төмен деңгейлі оқушылардың жоғары деңгейлі практикалық жұмыс жасауға ептіліктерінің жоғарлығын, ал жоғары деңгейдегі кейбір оқушылардың теориялық білімдері жеткілікті болсада практикада баяу жұмыс жасағаны байқалады.

Қорытынды

STEM білім беру және VR/AR технологияларының үйлесуі оқушылардың оқу процесін анағұрлым тиімді әрі қызықты етеді. Бұл технологиялар күрделі ғылыми білімдерді оңай түсінуге, эксперименттер жүргізуге және практикалық дағдыларды дамытуға көмектеседі. Білім беру саласындағы цифрлық трансформацияны дамыту үшін VR/AR технологияларын оқу бағдарламасына енгізу маңызды.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. Пейперт С. Переворот в сознании: Дети, компьютеры и плодотворные идеи: Пер. с англ. / Под. ред. А.В. Беляевой, В.В. Леонаса. – М.: Педагогика, 1999. – 224 с.

2. О науке. Закон Республики Казахстан от 18 февраля 2021 года № 407- IV.

3. Карпов А.О. Метод научных исследований как дидактический инструмент исследовательского образования // Инновации в образовании. – 2014. – № 6 – С. 36-55.

4. Об утверждении Типовых правил деятельности видов организаций дополнительного образования для детей. Приказ Министра образования и науки Республики Казахстан от 14 июня 2023 года № 228.

5. Карпов А.О. Два типа раннего вовлечения школьников в научноисследовательскую деятельность.//Педагогика. Научно-теоретический журнал РАО, 2018.№5. – С. 52-61

6. Что такое олимпиада школьников «Шаг в будущее»?// [Электронный ресурс].– http://cendop.bmstu.ru/olymp/inform/about/ Дата обращения 03.08.2018.

7. https://youtu.be/78N4GgMkiEs?si=i4Le8mOeYXJ9isiQ , https://youtu.be/RsqE4K1E4FU?si=p4jr6RcDstV6fcvl https://youtu.be/pXl9VAvPhaY?si=B2iFQKU4qQONXgoS