Разработка междисциплинарной кроссплатформенной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению и энергетической эффективности для учащихся основной школы

2.7 Разработка междисциплинарной кроссплатформенной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению и энергетической эффективности для учащихся основной школы

Междисциплинарная кроссплатформенная программная среда проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению и энергетической эффективности должна быть ориентирована:

- на формирование культуры энергосбережения учащихся основной школы;

- на организацию межпредметной проектной и исследовательской учебной и внеурочной деятельности учащихся основной школы;

- на достижение предметных (физика, химия, биология, технология) и метапредметных результатов ФГОС основного общего образования (в части освоения учащимися межпредметных понятий и универсальных действий).

Методологической основой создания такой междисциплинарной кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению и энергетической эффективности должны быть:

- межпредметный подход, реализуемый через включение вопросов энергосбережения и энергетической эффективности в учебные предметы (физика, химия, биология, технология) и обеспечивающий выполнение требований ФГОС основного общего образования (в части достижения предметных и метапредметных результатов) и формирование культуры энергосбережения;

- деятельностный подход, реализуемый через высокий уровень интерактивности.

При этом:

- кроссплатформенность должна обеспечить возможность  работы на различных программно-аппаратных платформах (персональные компьютеры с различными операционными системами, ноутбуками, планшетами) без установки специального программного обеспечения;

- модульное построение,  должно позволять оперативно вносить изменения и дополнения, предоставлять возможность встраивания дополнительных элементов контента (мультимедийных компонентов, справочной информации др.), обеспечивать построение индивидуальных образовательных маршрутов.

Предлагаемая для разработки междисциплинарная кроссплатформенная программная среда проведения виртуальных лабораторных исследований  по энергосбережению  и энергетической эффективности должна:

- ФГОС основного общего образования (http://минобрнауки.рф/938);

- примерным программам по учебным предметам физика, химия, биология, технология;

- Постановления Главного государственного санитарного врача РФ от 29 декабря 2010 г. N 189 «Об утверждении СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях» (с изменениями от 29 июня 2011 г.) (http://base.garant.ru/12183577/) ;

- современным характеристикам, отличающим его от уже существующих на рынке;

- предметных (физика, химия, биология, технология) и метапредметных результатов, в том числе универсальных учебных действий;

- экологической культуры и культуры энергосбережения и энергетической эффективности;

обеспечивать

- проведение межпредметных (физика, химия, биология и технология) исследований по проблемам энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

- организацию межпредметной (физика, химия, биология и технология) индивидуальной и/или групповой (работа в малых группах) проектной деятельности по проблемам энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

- построение индивидуальных образовательных маршрутов изучения физики, химии, биологии и технологии на основе организации исследовательской и проектной деятельности;

- применение дистанционных образовательных технологий;

- использование  в учебной и внеурочной деятельности учащихся с проблемами здоровья на основе специально встроенных настроек пользовательского интерфейса;

- фиксацию  действий учащихся с мультимедийными объектами;

- оценивание результатов действий учащегося с выдачей статистики по результатам деятельности и ведение журнала.

Для создания такой междисциплинарной кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению и энергетической эффективности необходима:

- разработка технологической концепции создания кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований  по энергосбережению  и энергетической эффективности;

- разработка методической концепции создания кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности;

- разработка технических требований к разрабатываемой кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности;

- разработка дизайн-макета разрабатываемой кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности;

- разработка сценариев возможных виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности;

- разработка списка интерактивных объектов для возможных виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности;

- разработка первой версии кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности, в том числе программного ядра, пользовательских интерфейсов, сборка программных модулей среды ;

- проведение технического тестирования, содержательной экспертизы  и дизайн-экспертизы первой версии и последующей доработки создаваемой кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности;

- разработка методических материалов и рекомендаций для учителей по использованию разработанной кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности на уроках физики, химии, биологии и технологии основной школы (модели 1 ученик-1 компьютер, минигруппы), а также во внеурочной межпредметной исследовательской и проектной деятельности;

- разработка  учебных материалов для учащихся по проведению межпредметных виртуальных лабораторных исследований и выполнению практико-ориентированных проектов по проблемам энергосбережения и повышению энергетической эффективности;

- апробация в реальном учебном процессе созданной кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности и последующая доработка.

Междисциплинарная кроссплатформенная программная среда проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению и энергетической эффективности должна:

- выбирать из имеющихся мультимедийных компонентов, необходимые для сборки схем и объектов по теме лабораторного исследования;

- собирать исследуемые схемы и объекты;

- проводить исследования и расчеты;

- выполнять проектные задания по созданию (из отдельных предлагаемых для выбора мультимедийных объектов) эффективных энергосберегающих объектов, а также проводить лабораторные исследования созданных энергосберегающих объектов;

- фиксировать действия учащегося (количество попыток выполнения исследования; перечень допущенных ошибок; количество ошибок и/или попыток выполнения исследования, после получения помощи от аватара; обращение к дополнительным рубрикам).

- аватара-консультанта, который будет рекомендовать более верное решение или комментировать и объяснять ошибочные решения;

- встроенные рубрики, в которых будут представлены сведения о новейших достижениях в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности, изложенные в популярной форме;

- встроенные рубрики, содержащие сведения по физике, химии, биологии и технологии, знания которых необходимы для верного выполнения лабораторного исследования;

- обновление и дополнение мультимедийных объектов;

- встраивание новых модулей лабораторных исследований и проектных заданий.

Создание междисциплинарной кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований  по энергосбережению  и энергетической эффективности по тематике, связанной с энергосбережением и повышением энергоэффективности, позволит не только познакомить учащихся с актуальной научно-технической и социально значимой проблемой, а также в рамках учебной исследовательской и проектной деятельности определить возможные пути (средства, ресурсы, действия) ее разрешения, но и наглядно продемонстрирует взаимосвязь различных наук и их применение для решения социально и жизненно важных проблем. Такой подход обеспечит как формирование культуры энергосбережения через учебные предметы, так и достижение предметных и метапредметных результатов, что соответствует требованиям ФГОС нового поколения.

Следует отметить, что кроссплатформенное программное решение за счет поддержки html5-плеера рассматривается как одно из перспективных решений, так как позволит в дальнейшем адаптировать разработку под iPad и iPhone.

На базе предлагаемой для дальнейшей разработки междисциплинарной кроссплатформенной программной среды проведения виртуальных лабораторных исследований по энергосбережению  и энергетической эффективности можно будет в создавать разнообразные виртуальные исследовательские лаборатории, в том числе и междисциплинарные. Созданная среда  может быть использована также в образовательных учреждениях высшего профессионального педагогического образования (в рамках изучения методических учебных дисциплин), в системе повышения квалификации педагогических работников.