K VIRTUALIZACI ŠKOLNÍCH EXPERIMENTÁLNÍCH ČINNOSTÍ. Martin Bílek Katedra chemie a didaktiky chemie Pedagogická fakulta, Univerzita Karlova

Transkript

1 K IRTUALIZACI ŠKOLNÍCH EXPERIMENTÁLNÍCH ČINNOSTÍ Martin Bílek Katedra chemie a didaktiky chemie Pedagogická fakulta, Univerzita Karlova

2 IRTUALIZACE postupy a techniky, které umožňují k dostupným zdrojům přistupovat jiným způsobem, než jakým fyzicky existují virtualizace celého počítače (virtuální stroj) virtualizace HW komponent (virtuální procesory, virtuální paměť atd.) virtualizace SW prostředí (virtuální operační systém)

3 IRTUALIZACE ve vzdělávání. materiálních didaktických prostředků (elektronická média). obsahu (e-opory). prostředí (LMS, e-society). metod a forem (e-podpora). subjektu učení (e-modely). cílů (e-?)

4 irtuální počítačovými technologiemi simulovaný - modelovaný počítačovými technologiemi zprostředkovaný - dostupný počítačovými technologiemi rozšířený - podporovaný

5 eálné vers. virtuální Reálné vers. virtuální prostředí Reálné vers. virtuální měření Reálný vers. virtuální experiment Reálný vers. virtuální měřící přístroj

6 Scénáře kombinace reálného a virtuálního prostředí v přírodovědném vzdělávání Typ virtualizace metod přírodovědného poznávání Akcentované metodologické nástroje poznávání azba: Učící se Internet Další podmínky realizace R

7 (zdáleně) řízená laboratoř na bázi reálného experimentování

8 (zdáleně) řízená laboratoř na bázi reálného experimentování Akcentované metodologické nástroje poznávání: Přímé pozorování, měření, experimentování, zpracování dat azba: učící se Internet: Off-line (On-line) Další podmínky realizace: Měřící přístroje, aparatury, chemikálie (Prostředí k registraci a zpracování dat)

9 irtuální měřící přístroj v reálné laboratoři Školní počítačové měřící systémy hardware software ped-software

10 irtuální měřící přístroj v reálné laboratoři Akcentované metodologické nástroje poznávání: Přímé pozorování, měření, experimentování, zpracování dat azba: učící se Internet: Off-line Další podmínky realizace: Aparatury, chemikálie

11 zdálená měření

12 zdálená měření Akcentované metodologické nástroje poznávání: Interpretace dat, nepřímé pozorování, zpracování dat azba: učící se Internet: On-line(Off-line) Další podmínky realizace: Kompatibilní prostředí pro zpracování dat

13 zdálená laboratoř na bázi zprostředkovaného experimentu

14 zdálená laboratoř na bázi zprostředkovaného experimentu Akcentované metodologické nástroje poznávání: Nepřímé pozorování, měření, zpracování dat azba: učící se Internet: On-line Další podmínky realizace: Zadání provedení experimentu, registrace a zpracování dat

15 zdálená laboratoř na bázi vzdáleně řízeného experimentu

16 zdálená laboratoř na bázi vzdáleně řízeného experimentu Akcentované metodologické nástroje poznávání: Nepřímé pozorování, zprostředkované řízení experimentu, zpracování dat azba: učící se Internet: On-line Další podmínky realizace: Zajištění přístupu k vzdálenému zařízení (HW i SW)

17 Reálná laboratoř na bázi videozáznamu

18 Reálná laboratoř na bázi videozáznamu Akcentované metodologické nástroje poznávání: Nepřímé pozorování, měření, zpracování dat azba: učící se Internet: Off-line (On-line) Další podmínky realizace: Měřící přístroje, prostředí k registraci a zpracování dat

19 irtuální laboratoř na bázi videozáznamu

20 irtuální laboratoř na bázi videozáznamu Akcentované metodologické nástroje poznávání: Nepřímé pozorování, (měření, zpracování dat) azba: učící se Internet: On-line (Off-line) Další podmínky realizace: (Prostředí k registraci a zpracování dat)

21 irtuální laboratoř na bázi animace

22 irtuální laboratoř na bázi animace Akcentované metodologické nástroje poznávání: Nepřímé pozorování, modelová abstrakce, (měření, zpracování dat) azba: učící se Internet: On-line (Off-line) Další podmínky realizace: (Prostředí k registraci a zpracování dat)

23 irtuální laboratoř na bázi simulace

24 irtuální laboratoř na bázi simulace Akcentované metodologické nástroje poznávání: Práce s modelem (nastavení parametrů), zpracování dat azba: učící se Internet: On-line (Off-line) Další podmínky realizace: Kompatibilní prostředí pro zpracování dat

25 Herní konzole jako vstup do augmented (smíšené) reality/virtuality

26 Herní konzole jako vstup do augmented (smíšené) reality/virtuality Akcentované metodologické nástroje poznávání: Přímé pozorování, aktivní činnost transformovaná do virtuálního prostředí azba: učící se Internet: Off-line (On-line) Další podmínky realizace: Speciální HW a SW pro kombinaci reálného a virtuálního prostředí

27 Augmented (smíšená) realita a virtualita

28 Augmented (smíšená) realita a virtualita Akcentované metodologické nástroje poznávání: Přímé pozorování, kombinace reálného experimentování s virtuálním prostředím azba: učící se Internet: Off-line (On-line) Další podmínky realizace: Speciální HW a SW pro kombinaci reálného a virtuálního prostředí

29 irtuální realita

30 irtuální realita Akcentované metodologické nástroje poznávání: HW-prostředkované vnoření do virtuálního světa azba: učící se Internet: On-Line, Off-line Další podmínky realizace: Specifický HW (HMD, rukavice.)

31 Second Life prostředí Second Life Second Life

32 Second Life prostředí Akcentované metodologické nástroje poznávání: SW-prostředkované vnoření do virtuálního světa (Avatar) azba: učící se Internet: On-Line Další podmínky realizace: Registrace

33 irtuální komunikace (E-learning) v přírodovědném/chemickém vzdělávání ICT podpora empirických metod poznávání: pozorování, měření a experiment; role empirických hypotéz, ICT podpora teoretických metod poznávání: myšlenkový experiment, modelové myšlení a tvorba modelů (materiálních, mentálních, matematických, logických ad.), role teoretických hypotéz.

34 Měření ph Od reálného k virtuálnímu měření (měřícímu přístroji) Od virtuálního k reálnému měření (měřícímu přístroji) irtuální měření Reálné měření

35 eálné a virtuální laboratorní prostředí

36 irtuální ph-metr lder/flashfiles/acidbaseph/ph_meter.html

37 eálný ph-metr

38 Design výzkumu pedagogický experiment: identické varianty laboratorního cvičení s měřením ph (reálné měření a simulace) pracovní listy ve třech úrovních měření ph různých vzorků chemických látek problémové otázky o změnách ph měřených roztoků a ověřování hypotéz volná odpověď k dalším souvislostem ph a jeho měření vědomostní didaktický test dotazník preference reálného nebo virtuálního prostředí

39 ýzkumný vzorek žáci 8. ročníku ZŠ (n = 215) 2 skupiny vytvořené losováním A a B A: reál simulace (skupina Reál ) B: simulace reál (skupina irtuál ) vědomostní didaktický pre-test křížové uspořádání pro provedení laboratorních prací vědomostní didaktický post-test po 1. kole experimentální činnosti dotazník preferencí prostředí pro experimentování po 2. kole experimentální činnosti

40 Z výsledků šetření (rozdíly ve výsledcích A a B) Reál větší vazba na souvislosti mimo LC irtuál ohraničený počítačovým prostředím Didaktický test rozdíly mezi A a B statisticky nevýznamné Dotazník preferencí A: preference reálu či virtuálu (bez korelace s vědomostmi) Dotazník preferencí B: převaha preferencí virtuálu (se silnou zápornou korelací (-0,74) s vědomostmi)

41 Z výsledků šetření (analýza jednotlivých položek didaktického testu) u položek s určováním rozmezí hodnot ph kyselých a zásaditých látek - pozitivní nárůst pro Reál, v položce zaměřené na znalost acidobazických indikátorů - vyšší nárůst vědomostí u Reálu, u položek zaměřených na znalost teorie (odštěpování příslušných iontů ve vodném prostředí) - větší posun v úrovni osvojených vědomostí u irtuálu.

42 Z výsledků šetření (analýza postojového dotazníku) skupina žáků Reál nevykazuje statisticky významné preference pro reál nebo virtuál, skupina žáku irtuál statisticky významně preferuje virtuál před reálem, v pilotním výzkumu se ukazoval fakt, že skupina žáků výrazně preferujících reálné měření má statisticky významně lepší výsledky v didaktickém testu, v hlavním výzkumném šetření se to neprojevilo.

43 Z výsledků šetření (analýza pracovních listů) při měření ph vzorků s reálným a simulovaným phmetrem bez statisticky významných rozdílů odpovědi na problémové otázky týkající se měření ph statisticky významné rozdíly ve prospěch irtuálu návrhy žáků na další měření ph a jeho souvislosti četnější a pestřejší u Reálu

44 Z dalších probíhajících výzkumných šetření R/ Reálná/irtuální laboratoř Reálná/irtuální pitva Reálná/irtuální exkurze Reálná/irtuální exkurze/hra

45 Děkuji za pozornost!