Защита диссертации Мухтарқызы Каусар на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности «8D01511 - Информатика»
В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Мухтарқызы Каусар на тему «Научно-прикладные основы применения дополненной реальности на уроках физики как средство повышения качества обучения» по специальности «8D01511 – Информатика».
Диссертация выполнена на кафедре «» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Рецензенты:
Временные члены Диссертационного совета:
Серикбаева Сандугаш Курманбековна - доктор философии(PhD), Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, ст. преподаватель
Махажанова Улжан Танирбергеновна - доктор философии(PhD), Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, ст. преподаватель
Бостанов Бектас Ганиевич
Научные консультанты:
Абильдинова Гульмира Маратовна – кандидат педагогических наук, ассоциированный профессор (доцент), Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, и.о. профессора кафедры «Информатика»;
Lili Nurliyana Abdullah – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор, Университет Путра, факультет «Информатика и информационные технологии», кафедра «Мультимедиа» (Селангор, Малайзия).
Защита состоится: 19 апреля 2024 года 14:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D015 – Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам» по специальности «8D01511 – Информатика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в онлайн формате.
Ссылка: http://surl.li/rkslf
Адрес: Астана қ., Қ. Сәтбаев көшесі, 2, Бас ғимарат, Мәжіліс залы (№ 302 ауд.).
Аннотация (рус.): Актуальность исследования. В Законе Республики Казахстан «Об образовании» в качестве одного из основных принципов системы образования подчеркивается, что «Цифровые образовательные ресурсы (ЦОР) - это программно-методический комплекс обучения, позволяющий оценивать учебные достижения с помощью видео - аудиоматериалов, виртуальной реальности, использования в учебном процессе объектов интерактивного моделирования, необходимых в учебном процессе и представленных в цифровом формате». Законодательные требования в данном государственном документе указывают на необходимость внедрения программно-методического комплекса обучения в сфере образования для оценки учебных достижений с использованием в учебном процессе объектов цифрового формата. В Послании Главы государства К. К. Токаева народу Казахстана «Справедливое государство. Единая нация. Благополучное общество» было сказано: «Учитывая глобальный научно-технический прогресс, важно усилить в старших классах преподавание предметов естественно-математического цикла и английского языка». А использование приложений дополненной реальности в естественных науках как средства повышения качества обучения в средних школах соответствует цели правительства по продвижению технологических и научных достижений в образовании. В постановлении Об утверждении Концепции развития сферы информационно-коммуникационных технологий и цифровой сферы по «Цифровизации системы образования» указано, что «Цифровая образовательная среда, независимо от ее традиционной альтернативы, при необходимости будет работать, открывая доступ к новым каналам коммуникации и обратной связи между учителем и учащимися». Это говорит о необходимости дополнить новые технологии для установления коммуникации и обратной связи между учащимися и учителем при выполнении требований, изложенных в документе. Цифровые формы информационно-коммуникационных технологий в настоящее время становятся основой повседневной грамотности. Благодаря научно-техническому прогрессу нашу жизнь невозможно представить без современных технологий: компьютера, планшета, смартфона, ноутбука и т.д. Во всем мире растет поток развития различных электронных технологий, и мы не можем его остановить! Напротив, мы должны воспринимать эти новые технологии как неотъемлемую часть нашей жизни. С одной стороны, в цифровых или также известных как Z, NET, ALWAYS ON цифровых устройствах молодое поколение проводит большую часть своего времени с раннего возраста, и современные учащиеся часто воспринимают мультимедийную информацию из интернета через цифровые устройства. В связи с этим необходимо адаптировать систему образования к цифровому поколению путем массового и эффективного использования инновационных образовательных технологий, знакомых им: цифровые образовательные ресурсы, игры, мультимедийные приложения, дополненная и виртуальная реальность. С другой стороны, попытки внедрения программы «Комфортная школа» активно не развиваются. Во многих сельских школах не хватает лабораторного оборудования для практического обучения и представления визуальных физических процессов. Тем не менее, все обучающиеся имеют смартфоны и все сельские школы охвачены сетью интернет. Таким образом, цифровые технологии – не панацея от всех проблем в системе образования, это инструмент, который может сделать лекции и практические занятия более информативными и активными для цифрового поколения. Внедрение продуктов дополненной реальности и публикация научных исследований демонстрируют важную актуальность и потенциал этой технологии в системе образования. В исследовательской работе предусматривается разработка и применение необходимых условий научно-прикладных основ применения дополненной реальности на уроках физики как средства повышения качества обучения. Анализируя научно-педагогическую литературу, можно заметить, что в школах все чаще и эффективнее используются информационные технологии. Однако было обнаружено относительно небольшое количество научных исследований в области применения технологии дополненной реальности в образовании. Предлагаемая исследовательская работа изучена по направлению дополненной реальности информационно-коммуникационных технологий, путем анализа научных трудов вышеназванных ученых данный вопрос не рассматривается в содержании образования по физике в школе. Установлено, что научно-теоретические и прикладные основы применения дополненной реальности в физике как средства повышения качества обучения до сих пор не изучены отдельно. Использование технологии дополненной реальности при преподавании физики в общеобразовательной средней школе по развитию цифровых образовательных ресурсов может повысить качество обучения, поскольку эта технология имеет ряд особых преимуществ, таких как наглядность, выполнение ранее невозможных лабораторных работ, отсутствие необходимости в специальном оборудовании и среде для выполнения лабораторных работ, а также повышение степени интеграции. Использование цифровых технологий в образовании в качестве разнообразного визуального контента дает множество возможностей для повышения качества обучения. Разработанные ранее электронные учебники, цифровые образовательные ресурсы и другой медиа-цифровой контент имеют характер дидактических средств обучения, а на базе школ можно наблюдать дефицит средств прикладного обучения. Кроме того, хотя в информатике есть отдельные темы по дополненной реальности, включенные в школьную программу, к сожалению, они есть только в учебниках 11 класса. Учащиеся ограничиваются знакомством с технологией дополненной реальности только в рамках предмета информатика. Если эти темы внедряются в другие академические дисциплины и не только создают модели на факультативных уроках, таких как компьютерная графика, но также взаимодействуют с помощью технологии AR и используют их в различных дисциплинах, это, несомненно, окажет положительное влияние на междисциплинарность, качество обучения, вовлеченность и интересы учащихся. Современный педагог знает, что одной из основных функций эффективных методов обучения, наряду с качеством обучения, является привлечение, вовлечение обучающихся и использование технологий. Внедрение процесса обучения на основе дополненной и виртуальной реальности делает его более эффективным. Использование такого визуального интерактивного контента, основанного на дополненной и виртуальной реальности, позволяет глубже понять и исследовать тематическую область, где элементы дополненной и виртуальной реальности не только реализуются в виде некоторых 3D-объектов, но и позволяют обучающемуся интерактивно взаимодействовать с изучаемой темой и делают учебный материал более понятным. Несмотря на очевидное значение технологии дополненной реальности для образовательного процесса, современная методическая система обучения в общеобразовательной средней школе не включает в себя такую технологию в физике ни как объект исследования, ни как средство обучения. Таким образом, необходимость использования средств прикладных информационных технологий на уроках физики для повышения качества обучения в общеобразовательных средних школах, с одной стороны, имеет важный образовательный потенциал современной информационной технологии, создаваемой на основе технологии дополненной реальности. С другой стороны, необходимость внедрения и использования технологии дополненной реальности в обучении физике как средства повышения качества преподавания в основных общеобразовательных средних школах. Таким образом, можно увидеть противоречие между отсутствием прикладного обеспечения. Необходимость устранения выявленного противоречия свидетельствует об актуальности исследования. В целях устранения данного противоречия проблема отсутствия приложений, созданных на основе особой дополненной реальности на уроках физики, лабораторных работ, как средства повышения качества обучения в средних школах на развивающемся этапе цифровизации образования, послужила основанием для выбора темы диссертации «Научно-прикладные основы применения дополненной реальности на уроках физики как средство повышения качества обучения». Цель исследования: выявление и реализация научно-прикладных основ применения дополненной реальности на уроках физики как средства повышения качества обучения. Задачи исследования: определить состояние и качество использования дополненной реальности в качестве средства повышения качества обучения в общеобразовательной средней школе; создание модели научно-прикладных основ реализации технологии дополненной реальности в средних школах; разработка мобильного приложения для школьной физики на основе технологии дополненной реальности; создание авторской программы для общеобразовательной средней школы с элементами, включающими технологию AR; организация педагогико-экспериментальной работы по предмету исследования и анализ полученных результатов. Объект исследования: общеобразовательные средние школы. Предмет исследования: научно-прикладные основы повышения качества обучения с применением дополненной реальности на уроках физики в общеобразовательных средних школах. Научная гипотеза исследования: если применение дополненной реальности на уроках физики как средства повышения качества преподавания в общеобразовательной средней школе научно обосновано и систематически реализовано, то повышается качество знаний учащихся по физике, так как применение технологии дополненной реальности в физике считается современной необходимостью. Ведущая идея исследования: выявить и реализовать научно-прикладные основы применения дополненной реальности на уроках физики, способствовать непрерывному образовательному процессу без необходимости выполнения учащимися лабораторных работ по предмету, специальных сред и оборудования, повышению интереса и качества преподавания по предмету. Методологические и теоретические основы исследования: применяются философские, педагогические, научно-технические, учебно-методические основы, процесс познания (повседневное практическое познание, научное познание), педагогико-психологические принципы развития личности, научно-прикладные, дидактические концепции, основные современные требования. Источники исследования: нормативно-правовые документы, Закон РК «Об образовании», Послание Главы государства К. К. Токаева народу Казахстана «Справедливое государство. Единая нация. Благополучное общество», государственный общеобязательный стандарт основного среднего образования, профессиональный стандарт «Педагог», требования по углубленному изучению естественных дисциплин, сайт Национальной академии образования им. Ы. Алтынсарина, методическое указательное письмо «Об особенностях организации учебно-воспитательного процесса в организациях среднего образования РК в 2022-2023 учебном году», методическое указательное письмо для учителей физики, содержание учебников средней общеобразовательной школы, научные труды по педагогике и научно-прикладным технологиям в образовании. Методы исследования: общенаучные методы теоретического исследования (анализ, синтез, формализация, моделирование, классификация, обобщение, изучение литературы); методы эмпирического исследования (изучение педагогического опыта, наблюдение, беседа, опрос, тестирование); методы объектно-ориентированного проектирования и программирования; разработка наглядных моделей и средств дополненной реальности; педагогический эксперимент и статистические методы. Научная новизна исследования: 1. Создана модель реализации дополненной реальности в образовательной программе средней общеобразовательной школы как средства повышения качества обучения, включающая научно-прикладные основы и учебно-методические пособия. 2. На основе технологии дополненной реальности разработано мобильное приложение для изучения физики в школе. 3. Создана авторская программа для общеобразовательной средней школы с элементами, включающими технологию AR. 4. Результаты экспериментальной работы доказаны соответствием научной гипотезе исследования. Практическая значимость исследования: разработано мобильное приложение EdLab «Интерактивное цифровое решение на дополненной реальности по предмету физика» (Свидетельство о внесении сведений в Государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом, от 8 ноября 2021 года №21467). создана авторская программа «3D модельдеу» с элементами, включающими технологию дополненной реальности. дополненная реальность была рекомендована к использованию в учебном процессе в целях реализации содержания образования общеобразовательной средней школы как средства повышения качества обучения: 1. Мобильное приложение EdLab, созданное на основе дополненной реальности внедрено на предмете физика, авторская программа «3D модельдеу» внедрена в образовательную программу в качестве факультативного предмета в ГКП на ПХВ «Школа-лицей №85 имени Шейха Тамима бен Хамада аль-Тани» акимата города Астаны. 2. Мобильное приложение EdLab по предмету физика внедрено во время проведения лабораторных работ по главе «Электрический ток», и были получены положительные результаты в Astana Garden School. 3. Мобильное приложение EdLab по физике, разработанное на основе дополненной реальности, внедрено в учебный процесс и использовано во время проведения экспериментальных работ в КГУ «Лицей - интернат «Білім-инновация» для одаренных юношей». Доказательность и обоснованность результатов исследования: обеспечена благодаря научно-теоретическим и практическим принципам, использованию мобильного приложения по теме «Научно-прикладные основы применения дополненной реальности на уроках физики как средство повышения качества обучения», положительным результатам опытно-экспериментальных исследовательских работ, эффективности представленных научно-прикладных основ, внедрению в образовательный процесс общеобразовательной средней школы. Принципы, представленные к защите: 1. Модель, включающая научно-прикладные основы и учебно-методические пособия реализации дополненной реальности в образовательной программе общеобразовательной средней школы как средства повышения качества обучения: 1.1 цели и общая структура рассматриваемого процесса в общеобразовательной средней школе с учетом нормативно-правовых актов и требований; 1.2 этапы и содержание реализации образовательного процесса, пути их реализации; 1.3 пути и ожидаемые результаты повышения качества обучения с применением технологии дополненной реальности на уроках физики в общеобразовательной средней школе. 2. Интерактивное мобильное приложение EdLab на основе технологии дополненной реальности для предмета физика в общеобразовательной средней школе. 3. Авторская программа «3D модельдеу» с элементами, включающими технологию AR в общеобразовательной средней школе. 4. Положительные результаты опытно-экспериментальной работы по научно-прикладным основам применения технологии дополненной реальности как средства повышения качества преподавания предмета физика в средней школе. База исследований: ГКП на ПХВ «Школа-лицей №85 имени Шейха Тамима бен Хамада аль-Тани» акимата города Астаны, Astana Garden School, в КГУ «Лицей - интернат «Білім-инновация» для одаренных юношей». Основные этапы исследования: На первом этапе (2020-2021 учебный год). Рассмотрены законы РК «Об образовании», концепции развития сферы информационно-коммуникационных технологий и цифровой сферы, требования и постановления по информатизации образования, цифровым технологиям, системе образования средней общеобразовательной школы. Проведен обзор и анализ работ отечественных и зарубежных ученых по вопросам применения и необходимости применения информационных технологий в учебном процессе. Обоснован научный аппарат исследовательской работы, определены актуальность темы, объект, предмет, цель, прогноз, практическая значимость. С целью определения уровня подготовки обучающихся в соответствии с предметом исследования были сформированы и проведены опросы. Составлен план опытно-экспериментальных работ, определены базы исследований. На втором этапе (2021-2022 учебный год, первая половина 2022-2023 учебного года). Разработан специальный учебно-методический комплекс по дисциплине, создана модель научно-прикладных основ реализации технологии дополненной реальности в образовательной программе общеобразовательной средней школы как средства повышения качества обучения, разработаны методы и учебно-методическое обеспечение для реализации в образовательной программе, разработано мобильное приложение EdLab на основе дополненной реальности (оформлено авторское право), проведены опытно-экспериментальные работы по определению научно-прикладных основ применения технологии дополненной реальности в физике основной средней школы как средства повышения качества обучения, проанализированы полученные результаты, написаны и направлены статьи в журналы, индексируемые на базе Scopus, и в журналы из перечня научных изданий, предоставляемых Комитетом по обеспечению качества в области науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования РК. На третьем этапе (вторая половина 2022-2023 учебного года). Выполнены работы по анализу, систематизации результатов, полученных в ходе опытно-экспериментальной работы, обобщению итогов исследования, оформлению текста диссертации. Обсуждение и реализация результатов исследования: 2 статьи в журналах, индексируемых в базах Scopus и Web of Science: 1. The use of Augmented Reality for Teaching Kazakhstani Students Physics Lessons // International Journal of Engineering and Technology (IJET). – 2022 . – Vol. 17, №12 – P. 215–235. 2. Systematic Review of Augmented Reality Methodologies for High School Courses // International Journal of Engineering Pedagogy (iJEP). – 2023. – Vol. 13, №4 – P. 79–92. 3 статьи в журналах из перечня научных изданий, представляемых Комитетом по обеспечению качества в области науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан: 1. Білім беру саласындағы толықтырылған шынайылық әдебиеттеріне шолу // Торайғыров университетінің хабаршысы, «Педагогика» сериясы, - №1. – 2022. – Б. 65-73. 2. Толықтырылған шынайылық мобильді қосымшаларының оқушылардың оқу мотивациясына әсері // Қазақстан Республикасының Ұлттық ғылым академиясы, - №1. – 2023. – Б. 201-211. 3. Advantages of Using Mobile Apps in Physics Lessons at School // Қазақстан Республикасының Ұлттық ғылым академиясы, - №2. – 2023. – Б. 182-193. Учебно-методические пособия: 1. Авторская программа для общеобразовательной средней школы «3D модельдеу». Утверждена протоколом заседания учебно-методического совета Международного центра поддержки образования и науки от 13 января 2023 года №849. ISBN 978-601-02-1216-9. Свидетельства о внесении сведений в Государственный список прав на объекты, охраняемые авторским правом: 1. Свидетельство о внесении сведений в Государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом «Интерактивное цифровое решение на дополненной реальности по предмету физика» от 8 ноября 2021 года №2146. Апробация результатов исследования и внедрение в учебный процесс: Проведена опытно-экспериментальная работа с ГКП на ПХВ «Школа-лицей №85 имени Шейха Тамима бен Хамада аль-Тани» акимата города Астаны, Astana Garden School, в КГУ «Лицей - интернат «Білім-инновация» для одаренных юношей». В учебный процесс ГКП на ПХВ «Школа-лицей №85 имени Шейха Тамима бен Хамада аль-Тани» акимата города Астаны внедрена авторская программа «3D модельдеу» с элементами, включающими технологию дополненной реальности в качестве факультативного предмета и издана авторская программа. Структура диссертации состоит из введения, трех основных глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/VX1etoVmkhg?si=-gZBhkUeZUyENv3z
