K IRTUALIZACI ŠKOLNÍCH EXPERIMENTÁLNÍCH ČINNOSTÍ Martin Bílek Katedra chemie a didaktiky chemie Pedagogická fakulta, Univerzita Karlova
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)
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-?)
irtuální počítačovými technologiemi simulovaný - modelovaný počítačovými technologiemi zprostředkovaný - dostupný počítačovými technologiemi rozšířený - podporovaný
eálné vers. virtuální Reálné vers. virtuální prostředí Reálné vers. virtuální měření Reálný vers. virtuální experiment Reálný vers. virtuální měřící přístroj
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
(zdáleně) řízená laboratoř na bázi reálného experimentování
(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)
irtuální měřící přístroj v reálné laboratoři Školní počítačové měřící systémy hardware software ped-software
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
zdálená měření
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
zdálená laboratoř na bázi zprostředkovaného experimentu
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
zdálená laboratoř na bázi vzdáleně řízeného experimentu
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)
Reálná laboratoř na bázi videozáznamu
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
irtuální laboratoř na bázi videozáznamu
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)
irtuální laboratoř na bázi animace
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)
irtuální laboratoř na bázi simulace
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
Herní konzole jako vstup do augmented (smíšené) reality/virtuality
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
Augmented (smíšená) realita a virtualita
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
irtuální realita
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.)
Second Life prostředí Second Life Second Life
Second Life prostředí Akcentované metodologické nástroje poznávání: SW-prostředkované vnoření do virtuálního světa (Avatar) azba: učící se Internet: On-Line Další podmínky realizace: Registrace
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.
Měření ph Od reálného k virtuálnímu měření (měřícímu přístroji) Od virtuálního k reálnému měření (měřícímu přístroji) irtuální měření Reálné měření
eálné a virtuální laboratorní prostředí
irtuální ph-metr http://www.chem.iastate.edu/group/greenbowe/sections/projectfo lder/flashfiles/acidbaseph/ph_meter.html
eálný ph-metr
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
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
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)
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.
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.
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
Z dalších probíhajících výzkumných šetření R/ Reálná/irtuální laboratoř Reálná/irtuální pitva Reálná/irtuální exkurze Reálná/irtuální exkurze/hra
Děkuji za pozornost! http://lide.uhk.cz/prf/ucitel/bilekma1/moznosti/ martin.bilek@pedf.cuni.cz