SCRATCH БАҒДАРЛАМАСЫНДА МОДЕЛЬДЕУ: ҒЫЛЫМИ-ӘДІСТЕМЕЛІК КӨЗҚАРАС

Жасыұзақ Нұрбек Мұхитұлы, информатика-физика пәні мұғалімі, nurbek197176@gmail.com

Қазақстан, Алматы, Алмалы ауданы, №147 гимназия

Серікбай Назерке Альфарабиқызы, информатика пәні мұғалімі, serikbainazerke@mail.ru

Қазақстан, Алматы, Жетісу ауданы, №129 мектеп

Аңдатпа: Бұл мақалада мектеп оқушыларына арналған визуалды бағдарламалау ортасы Scratch арқылы модельдеуді жүзеге асырудың ғылыми-әдістемелік аспектілері қарастырылады. Авторлар модельдеудің теориялық негіздерін сипаттап, оны орта білім беру процесінде қолданудың педагогикалық әлеуетін саралайды. Әсіресе STEM пәндеріндегі күрделі жүйелерді оқушылардың санасында визуалды құралдар арқылы бейнелеу, олардың алгоритмдік ойлау, шығармашылық және зерттеушілік қабілеттерін дамытуда ерекше орын алатыны дәлелденеді. Мақалада Күн жүйесінің моделі, маятниктің тербелісі, экожүйелер, көлік логистикасы және жасанды интеллект элементтерімен толықтырылған жобалар негізінде Scratch-та модельдеудің нақты мысалдары келтірілген. Сонымен қатар, модельдеу үдерісінің кезеңдері – зерттеу мәселесін анықтаудан бастап жобаны рефлексиялауға дейінгі барлық сатылар егжей-тегжейлі сипатталады. Авторлар Scratch бағдарламасының педагогикалық құндылығын ХХІ ғасыр дағдыларын дамыту контексінде бағалап, оны қазіргі цифрлық трансформация жағдайында тиімді білім беру құралы ретінде ұсынады.

Аннотация: В данной статье рассматриваются научно-методические аспекты реализации моделирования с использованием визуальной программной среды Scratch, ориентированной на учащихся общеобразовательных школ. Авторы анализируют теоретические основы моделирования и оценивают его педагогический потенциал в образовательном процессе, особенно в рамках предметов STEM-направления. Отмечено, что визуализация сложных систем с помощью Scratch способствует развитию алгоритмического мышления, творческих и исследовательских навыков учащихся. Приводятся конкретные примеры проектов: цифровая модель Солнечной системы, моделирование гармонических колебаний маятника, экосистемные взаимодействия, логистика движения транспорта и игровые проекты с элементами искусственного интеллекта. Подробно описаны этапы моделирования – от формулировки исследовательской задачи до рефлексии над результатами. Scratch представляется как эффективный инструмент формирования ключевых компетенций XXI века в условиях цифровой трансформации образования.

Abstract: This article explores the scientific and methodological aspects of implementing modeling through the Scratch visual programming environment designed for school students. The authors examine the theoretical foundations of modeling and evaluate its pedagogical potential within the general education process, especially in STEM subjects. It is demonstrated that the use of Scratch for visualizing complex systems significantly contributes to the development of students’ algorithmic thinking, creativity, and research skills. Specific examples of modeling projects are presented, including a digital model of the Solar System, harmonic oscillation of a pendulum, ecosystem interactions, traffic logistics, and game projects featuring elements of artificial intelligence. The article provides a detailed description of the modeling stages, from defining the research problem to reflecting on outcomes. Scratch is positioned as an effective educational tool for cultivating 21st-century skills within the context of digital transformation in education.

К

Сурет 1. Scratch платформасы

Модельдеудің теориялық негіздері. Модельдеу – күрделі табиғи, әлеуметтік және техникалық жүйелерді зерттеуге арналған әмбебап ғылыми-әдістемелік тәсілдердің бірі. Ол нақты объектілер мен құбылыстардың құрылымдық, функционалдық және динамикалық сипаттарын формализациялау, репрезентациялау және симуляциялау арқылы жүзеге асырылады. Бұл әдіс ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында қолданыс табады және қазіргі білім беру жүйесінде де ерекше маңызға ие. Білім беру контекстінде модельдеу оқушының теориялық білімін практикалық әрекетпен ұштастырып, абстрактілі ұғымдарды нақты бейнелер арқылы түсіндіруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, модельдеу оқушылардың талдау, синтез, жүйелеу, болжам жасау және өз бетінше шешім қабылдау қабілеттерін дамытатын тиімді құрал болып табылады.

Scratch платформасындағы модельдеудің әдістемелік әлеуеті. Scratch визуалды бағдарламалау тілі ретінде оқытудың конструктивистік парадигмасына сай келеді, өйткені ол оқушылардың дербес тәжірибе арқылы білім құруына мүмкіндік береді. Бұл ортада оқушы объектілерді, олардың қасиеттерін және өзара әрекеттесуін модельдеу арқылы күрделі үдерістерді зерттей алады. Сонымен қатар, жобалық оқыту әдісін енгізу арқылы оқушылардың шығармашылық және зерттеушілік қабілеттері кеңінен дамиды. Scratch негізіндегі модельдеу келесі педагогикалық құндылықтармен сипатталады:

• алгоритмдік және логикалық пайымдау қабілетін жүйелі түрде дамыту;

• күрделі жүйелер арасындағы себеп-салдарлық байланыстарды зерттеу және интерпретациялау;

• пәнаралық байланыстарды (физика, математика, биология, география) нығайту;

• ақпараттық-коммуникациялық және креативті сауаттылықты кешенді дамыту;

• оқушының метатанымдық дағдыларын қалыптастыру (рефлексия, жоспарлау, стратегия таңдау).

Модельдеу жобаларының ғылыми мазмұны

1. Күн жүйесінің сандық моделі. Бұл жобада оқушылар Күн жүйесіндегі планеталардың қозғалысын орбиталық механикаға сүйене отырып модельдейді. Әр планетаға тән физикалық сипаттамалар (орбиталық радиус, айналу жылдамдығы) нақты деректерге сүйеніп енгізіледі. Нәтижесінде оқушы астрономиялық үдерістерді визуализациялауға мүмкіндік алады. Cурет 1.

2. Маятниктің гармоникалық тербелісін модельдеу. Бұл модельде классикалық механика негізіндегі тербелмелі қозғалыстың сандық алгоритмі Scratch тілінде жүзеге асырылады. Маятниктің бастапқы параметрлерін өзгерте отырып, оқушылар оның тербеліс жиілігіне, амплитудасына және энергия алмасуына әсер ететін факторларды зерттейді.

3. Экожүйе ішіндегі биотикалық және абиотикалық факторлардың өзара әрекеті. Бұл жоба экологиялық тепе-теңдік пен популяциялық динамика мәселелеріне арналған. Модельде әртүрлі ағзалар мен қоршаған орта элементтері арасындағы өзара әсерлер визуализацияланады. Scratch арқылы оқушылар биологиялық күрделілікті қарапайым логикалық блоктар арқылы көрсетуді үйренеді.

4. Интеллектуалды жол қозғалысын модельдеу. Қалалық логистика мен көлік қозғалысын басқаруға арналған бұл жоба бағдаршам алгоритмдері мен көлік ағындарының өзара әрекетін модельдеуге негізделген. Оқушылар жол қиылыстарындағы көлік қозғалысын оңтайландыру үшін шарттық операторлар мен циклдік құрылымдарды тиімді пайдаланады.

5. Жасанды интеллект элементтері бар ойын жобалары. Scratch ортасында қарапайым ИИ логикасын ендіру арқылы интерактивті ойындар жасау оқушылардың аналитикалық ойлау қабілетін арттырады. Мұнда агенттердің мінез-құлқын шартты алгоритмдер арқылы өзгертіп, реактивті сценарийлерді жүзеге асыруға болады.

S cratch ортасында модельдеу үдерісінің кезеңдері

1. Зерттеу мәселесін анықтау және гипотеза құру – модельдеудің мақсатын тұжырымдау, зерттеу сұрағын нақтылау және бастапқы болжам жасау;

2. О

   Cурет 2. Күн жүйесінің Scratch бағдарламасындағы сандық моделі

   бъектілер мен орта элементтерін жобалау – визуалды және функционалдық компоненттерді әзірлеу (спрайттар, сахналар, айнымалылар);

3. Мінез-құлықты алгоритмдеу (креативті скриптинг) – оқиғаға негізделген бағдарламалау арқылы логикалық құрылым құру;

4. Интерактивтілік пен репрезентацияны жетілдіру – визуалды және дыбыстық эффектілер қосу арқылы жобаны пайдаланушы үшін тартымды ету;

5. Жобаны апробациялау, рефлексия және жетілдіру – алынған нәтижелерді талдау, модельдің дәлдігін бағалау және қажет жағдайда өзгерістер енгізу.

Қорытынды. Scratch бағдарламасында модельдеу – бұл тек оқытудың тиімді әдісі ғана емес, сонымен қатар оқушылардың ғылыми зерттеуге деген қызығушылығын арттыратын, олардың шығармашылық әлеуетін толық ашуға мүмкіндік беретін инновациялық тәсіл. Мұндай жобалар оқушының пәндік білімін кеңейтумен қатар, ХХІ ғасыр дағдыларын – сыни ойлау, командалық жұмыс, цифрлық сауаттылық және адаптивтілік – дамытуға негіз болады. Scratch арқылы модельдеуге негізделген сабақтар педагогтың ролін трансформациялап, оны оқушының менторы мен фасилитаторы деңгейіне көтереді. Сонымен қатар, бұл модельдер заманауи білім беру парадигмалары – дербес оқу, геймификация, проблемалық оқыту және жобалық әдістермен табиғи түрде үйлеседі. Цифрлық трансформация жағдайында мұндай тәсілдер оқушылардың функционалдық сауаттылығын арттырып, өмірлік маңызы бар құзыреттіліктерді қалыптастыруда шешуші рөл атқарады.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

1. Resnick, M. et al. "Scratch: Programming for All". Communications of the ACM.

2. Papert, S. "Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas".

3. ҚР Білім және ғылым министрлігінің әдістемелік ұсынымдары.

4. https://scratch.mit.edu — Scratch платформасының ресми ресурсы.

5. Цифрлық педагогика бойынша халықаралық ғылыми журналдар мен конференциялар материалдары.

6. Wing, J. M. (2006). "Computational Thinking". Communications of the ACM.

7. Grover, S. & Pea, R. (2013). "Computational Thinking in K–12: A Review of the State of the Field". Educational Researcher.