МЕТОДИ ФРАКТАЛЬНОГО ПІДХОДУ В ОСВІТІ: ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА КОНЦЕПЦІЇ КОМП'ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31110/2413-1571-2023-038-3-010Ключові слова:
комп'ютерне моделювання, фрактальний підхід, процеси самоорганізації, синергетика, фізико-математична освіта, штучний інтелектАнотація
Формулювання проблеми. На сучасному етапі розвитку наукової освіти та інформаційних технологій важливою є їх інтеграція, взаємодоповнюваність і реалізація. Тому пошук методики навчання природничих дисциплін, заснованої на принципах самоорганізації та комп’ютерного моделювання, відповідає безпосереднім завданням сучасності.
Матеріали і методи. Використовуються методи порівняльного аналізу, комп’ютерного моделювання та стратегії узагальнення. В основу дослідження покладено зміст курсу фізики та використання мови програмування.
Результати. Запропоновано інноваційний фрактальний підхід до викладання фізико-математичних дисциплін як метод вдосконалення самостійного та творчого комп’ютерного моделювання природних явищ. Фундаментальні принципи об’єктно-орієнтованого програмування (інкапсуляція, успадкування, поліморфізм) виявилися впливовими у формуванні фізико-математичних аспектів інформаційної архітектури сприйняття навчальних дисциплін. Продемонстровано можливість використання цього підходу в інших розділах фізики. Розроблені ітерації фрактальної структури представлені на прикладі вивчення розділів фізики «Геометрична оптика» та «Хвильова оптика». Показано, що кожна ітерація характеризується синергією: додавання нової ітерації забезпечує якісне та поглиблене сприйняття нової інформації.
Висновки. Формування зазначеної цілісної фрактальної структури зумовлює цілісність сприйняття інформації, а її формування відбувається інтуїтивно. Аналіз проведених досліджень підтвердив інноваційність та ефективність фрактального підходу. Цей підхід може бути використаний для розробки систем обробки та передачі інформації, інтелектуальних інформаційних матеріалів, штучного інтелекту.
Завантажити
Посилання
Frame, M.L., & Mandelbrot, B.B. (2002). Fractals, Graphics, and Mathematics Education. New York: Wiley.
Hodson, D. (2014). Learning Science, Learning about Science, Doing Science: Different goals demand different learning methods. -International Journal of Science Education, 36(15), 2534-2553. https://doi.org/10.1080/09500693.2014.899722
Kafyulilo, A.C., Fisser, P., & Voogt, J. (2015). Supporting Teachers Learning Through the Collaborative Design of Technology-Enhanced Science Lessons. Journal of Science Teacher Education, 26(8), 673-694. https://www.learntechlib.org/p/194868/
Kuo, E., Hull, M.M., Gupta, A., & Elby, A. (2013). How Students Blend Conceptual and Formal Mathematical Reasoning in Solving Physics Problems. Science Education, 97(1), 32–57. http://dx.doi.org/10.1002/sce.21043
Lotter, C., Harwood, W. S., & Bonner, J. J. (2007). The influence of core teaching conceptions on teachers’ use of inquiry teaching practices. - Journal of Research in Science Teaching, 44(9), 1318 – 1347. https://doi.org/10.1002/tea.20191
Luft, J. A. (2001). Changing inquiry practices and beliefs: The impact of an inquiry-based professional development programme on beginning and experienced secondary science teachers. International Journal of Science Education, 23(5), 517–534. http://dx.doi.org/10.1080/09500690121307
Mar’yan, M., Seben, V., & Yurkovych, N. (2020). Synergetics, Fractality and Information. Application to the Self-Organized Sructures and Intelligent Materials. Presov: University of Presov in Presov Publishing.
Özcan, Ö. (2015). Investigating students’ mental models about the nature of light in different contexts. Eur. J. Phys., 36(6), 1-16. http://dx.doi.org/10.1088/0143-0807/36/6/065042
Sherin, B. (2006). Common sense clarified: The role of intuitive knowledge in physics problem solving. Journal of Research in Science Teaching, 43(6), 535 – 555. https://doi.org/10.1002/tea.20136
Slаdek, P., Pawera, L., & Vаlek, J. (2011). Remote laboratory – new possibility for school experiment. Procedia Social and Behavioral Sciences, 12, 164-167. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2011.02.023
Sugden, S.J. (2009). Problem Solving with Delphi. New York: Nova Science Publishers.
Windschitl, M. (2004). Folk theories of “inquiry”: How preservice teachers reproduce the discourse and practices of an atheoretical scientific method. Journal of Research in Science Teaching, 41(5), 481 – 512. https://doi.org/10.1002/tea.20010
Yurkovych, N., Seben, V., & Mar'yan, M. (2017). Computer modeling and innovative approaches in physics: optics. Presov: Prešovska univerzita v Prešove. https://dspace.uzhnu.edu.ua/jspui/handle/lib/48051
Yurkovych, N., Seben, V., & Mar’yan, M. (2017). Fractal approach to teaching physics and computer modeling. Journal of Science Education, 18(2), 117-120. http://www.chinakxjy.com/downloads/V18-2017-2.html
Завантаження
Опубліковано
Як цитувати
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Наталія Юркович, Михайло Мар’ян , Магдалина Опачко, Владімір Шебень
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
- Автори передають журналу право першої публікації свого рукопису на умовах ліцензії Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно використовувати (читати, копіювати і роздруковувати) представлені матеріали, здійснювати пошук та посилатись на опубліковані статті, поширювати їх повний текст з будь-якою законною некомерційною метою (у тому числі, з навчальною або науковою) та обов'язковим посиланням на авторів робіт і первинну публікацію у цьому журналі.
- Опубліковані оригінальні статті в подальшому не можуть використовуватись користувачами (окрім авторів) з комерційною метою або поширюватись сторонніми організаціями-посередниками на платній основі.
Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0)