The use of digital technologies in education: the case of physics learning

Artem Yurchenko; Volodymyr Proshkin; Olha Naboka; Volodymyr Shamonia; Olena Semenikhina

doi:10.31261/IJREL.2023.9.2.02

Opublikowane: 2023-10-26

Tom 9 Nr 2 (2023)

Wykorzystanie technologii cyfrowych w edukacji: perspektywa nauczania fizyki

Artem Yurchenko

, Volodymyr Proshkin

, Olha Naboka

, Volodymyr Shamonia

, Olena Semenikhina

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.31261/IJREL.2023.9.2.02

Abstrakt

Artykuł ukazuje trendy w wykorzystaniu technologii cyfrowych w nauczaniu fizyki poprzez podsumowanie wyników badań naukowych z ostatnich 20 lat. Aby rozwiązać problem, zastosowano analizę bibliograficzną źródeł naukometrycznej bazy danych WOS z wykorzystaniem narzędzia komputerowego VOSviewer (do budowy i wizualizacji danych bibliograficznych) według stanu na czerwiec 2023 roku. Narzędzie to wykorzystano do analizy publikacji według słów kluczowych (sieć powiązań budowana jest w oparciu o wszystkie słowa kluczowe danych publikacji). W oparciu o zapytania zbudowano sieci powiązań słów kluczowych: „nauka fizyki”, „edukacja fizyki”, „nauczanie fizyki” i „technologie”, a także „technologie cyfrowe w nauczaniu fizyki”, „zastosowanie fizyki”, „mobilna nauka fizyki”, aplikacje fizyczne”, „wirtualne laboratorium fizyczne”, „cyfrowe laboratorium fizyczne”, „wirtualna rzeczywistość i fizyka”, „rozszerzona rzeczywistość i fizyka”. Wykorzystanie technologii cyfrowych w nauczaniu fizyki charakteryzuje się czterema aspektami
(ogólnym, technologicznym, edukacyjno-motywacyjnym i edukacyjno-organizacyjnym). Wyróżniono współczesne trendy w nauczaniu fizyki: wykorzystanie środowisk, w których możliwa jest symulacja,
modelowanie, wizualizacja, wirtualizacja procesów fizycznych itp.; rosnąca popularność narzędzi rzeczywistości wirtualnej, rozszerzonej i mieszanej; wykorzystanie aplikacji mobilnych do nauki fizyki; wykorzystanie sztucznej inteligencji w nauczaniu fizyki; organizacja środowiska edukacyjnego opartego na nauce mobilnej lub online, gdzie za odpowiednie uznaje się aktywne metody uczenia się. Potwierdzono znaczenie rozwijania umiejętności intelektualnych młodych ludzi (umiejętności obliczeniowych, umiejętności myślenia algorytmicznego, procesów modelowania itp.) i myślenia wizualnego dla pomyślnego opanowania różnych działów fizyki. Monitorowano zapotrzebowanie na powiązania integracyjne między naukami przyrodniczymi, matematyką, inżynierią i technologiami cyfrowymi w edukacji STEM. Sformułowano zalecenia dotyczące kształcenia nauczycieli fizyki.

Słowa kluczowe:

technologie cyfrowe , nauczanie fizyki , nauka fizyki , edukacja fizyczna , nauczyciel fizyki , szkolenie nauczycieli , profesjonalne przygotowani , technologia cyfrowa w edukacji , wyższa edukacja , digital technology in education , higher education

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Yurchenko, A., Proshkin, V., Naboka, O., Shamonia, V., & Semenikhina, O. (2023). Wykorzystanie technologii cyfrowych w edukacji: perspektywa nauczania fizyki. International Journal of Research in E-Learning, 9(2), 1–25. https://doi.org/10.31261/IJREL.2023.9.2.02

Cited by / Share

Bibliografia

Husaeni, D.F., & Nandiyanto, A.B.D. (2022). Bibliometric using Vosviewer with Publish or Perish (using google scholar data): From step-by-step processing for users to the practical examples in the analysis of digital learning articles in pre and post-Covid-19 pandemic. ASEAN Journal of Science and Engineering, 2(1), 19–46.
Google Scholar

Ali, N, Ullah, S, & Khan, D. (2022). Interactive Laboratories for Science Education: A Subjective Study and Systematic Literature Review. Multimodal Technologies and Interaction, 6(10), 85. https://doi.org/10.3390/mti6100085.
Google Scholar

Alipour, M., Aminifar, E., Geary, D.C., & Ebrahimpour, R. (2023). Framing mathematical content in evolutionarily salient contexts improves students’ learning motivation. Learning and Motivation, 82, 101894. https://doi.org/10.1016/j.lmot.2023.101894.
Google Scholar

Alstein, P., Krijtenburg-Lewerissa, K., & van Joolingen, W. (2021). Teaching and learning special relativity theory in secondary and lower undergraduate education: A literature review. Physical Review Physics Education Research, 17(2), 023101. https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes. 17.023101.
Google Scholar

Astafieva M., Bodnenko D., Proshkin V. (2019). Using computer-oriented geometry means in the process of critical thinking formation of future mathematics teachers. Information Technologies and Learning Tools, 3, 102–121. https://doi.org/10.33407/itlt.v71i3.2449.
Google Scholar

Banda, H., & Nzabahimana, J. (2021). Effect of integrating physics education technology simulations on students’ conceptual understanding in physics: A review of the literature. Physical Review Physics Education Research. 17. https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.17.023108.
Google Scholar

Camargo, C., Gonçalves, J., Conde, M.Á., Rodríguez-Sedano, F.J., Costa, P., & García-Peñalvo,
Google Scholar

F.J. (2021). Systematic Literature Review of Realistic Simulators Applied in Educational Robotics Context. Sensors (Basel, Switzerland), 21(12), 4031. https://doi.org/10.3390/s21124031.
Google Scholar

Cascarosa, E., Sánchez-Azqueta, C., Gimeno, C., & Aldea, C. (2021). Model-based teaching of physics in higher education: a review of educational strategies and cognitive improvements. Journal of Applied Research in Higher Education, 13(1), 33–47. https://doi.org/10.1108/JARHE-11-2019-0287.
Google Scholar

Dimiduk, D. M., Holm, E. A., & Niezgoda, S. R. (2018). Perspectives on the Impact of Machine Learning, Deep Learning, and Artificial Intelligence on Materials, Processes, and Structures Engineering. Integrating materials and manufacturing innovation, 7(3), 157–172. https://doi.org/10.1007/s40192-018-0117-8.
Google Scholar

Gerhard, K., Jäger-Biela, D., & König, J. (2023). Opportunities to learn, technological pedagogical knowledge, and personal factors of pre-service teachers: understanding the link between teacher education program characteristics and student teacher learning outcomes in times of digitalization. Zeitschrift fur erziehungswissenschaft. https://doi.org/10.1007/s11618-023-01162-y.
Google Scholar

Hamilton, D., McKechnie, J., Edgerton, E., & Wilson, C. (2021). Immersive virtual reality as a pedagogical tool in education: a systematic literature review of quantitative learning outcomes and experimental design. Journal of Computers in Education, 8, 1–32. https://doi.org/10.1007/s40692-020-00169-2.
Google Scholar

Hsiao, H. S., Chen, J. C., Chen, J. H., Chien, Y. H., Chang, C. P., & Chung, G. H. (2023). A study on the effects of using gamification with the 6E model on high school students computer programming self-efficacy, IoT knowledge, hands-on skills, and behavioral patterns. Educational Technology Research and Development. https://doi.org/10.1007/s11423-023-10216-1.
Google Scholar

Izadi, D., Willison, J., Finkelstein, N., Fracchiolla, C., & Hinko, K. (2022). Towards mapping the landscape of informal physics educational activities. Physical Review Physics Education Research, 18. https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.18.020145.
Google Scholar

Jugembayeva, B, & Murzagaliyeva, A. (2023). Physics Students’ Innovation Readiness for Digital Learning within the University 4.0 Model: Essential Scientific and Pedagogical Elements That Cause the Educational Format to Evolve in the Context of Advanced Technology Trends. Sustainability, 15(1), 233. https://doi.org/10.3390/su15010233.
Google Scholar

Li, J., Ye, H., Tang, Y., Zhou, Z., & Hu, X. (2018). What Are the Effects of Self-Regulation Phases and Strategies for Chinese Students? A Meta-Analysis of Two Decades Research of the Association Between Self-Regulation and Academic Performance. Frontiers in Psychology, 9, 2434. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2018.02434.
Google Scholar

Liu, Ch., & Hwang, G.-J. (2021). Roles and research trends of touchscreen mobile devices in early childhood education: review of journal publications from 2010 to 2019 based on the technology-enhanced learning model. Interactive Learning Environments, 31, 1–20. https://doi.org/10.1080/10494820.2020.1855210.
Google Scholar

Lv, L., Zhong, B., & Liu, X. (2022). A literature review on the empirical studies of the integration of mathematics and computational thinking. Education and Information Technologies, 28, 1–23. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11518-2.
Google Scholar

McDowell, L. D. (2019). The roles of motivation and metacognition in producing self-regulated learners of college physical science: a review of empirical studies. International Journal of Science Education, 41(17), 2524-2541. https://doi.org/10.1080/09500693.2019.1689584.
Google Scholar

McLure, F., Tang, K.-S., & Williams, P. J. (2022). What do integrated STEM projects look like in middle school and high school classrooms? A systematic literature review of empirical studies of iSTEM projects. International Journal of STEM Education, 9. https://doi.org/10.1186/s40594-022-00390-8.
Google Scholar

Odden, T.O.B., Lauvland, A., Boe, M.V., & Henriksen, E.K. (2023). Implementing the learning assistant model in European higher education. European journal of physics, 44(3), 035701. https://doi.org/10.1088/1361-6404/acb39e.
Google Scholar

Pando, V.F. (2018). Teaching Trends in Virtual Education: An Interpretative Approach. Purposes and Representations, 6(1), 463–505. http://dx.doi.org/10.20511/pyr2018.v6n1.167.
Google Scholar

Semenikhina, E., Drushlyak, M., Bondarenko, Yu., Kondratiuk, S., & Dehtiarova, N. (2019). Cloud-based service GeoGebra and its use in the educational process: the BYOD-approach. TEM Journal, 8(1), 65–72. https://doi.org/10.18421/TEM81-08.
Google Scholar

Semenikhina, O., Drushlyak, M., Lynnyk, S., Kharchenko, I., Kyryliuk, H., & Honcharenko, O. (2020). On Computer Support of the Course “Fundamentals of Microelectronics” by Specialized Software: the Results of the Pedagogical Experiment. TEM Journal, 9(1), 309–316. https://doi.org/10.18421/TEM91‐43.
Google Scholar

Semenikhina, O.V., & Drushliak, M.H. (2015). Dynamic mathematics software: a quantitative analysis in the context of the preparation of math teacher. Information Technologies and Learning Tools, 48(4), 35–46. https://doi.org/10.33407/itlt.v48i4.1253.
Google Scholar

Sianes-Bautista, A, Rosado-Castellano, F, & Flores-Rodríguez, C. (2022). Research Trends in Education in the Context of COVID-19 in Spain: A Systematic Literature Review. Sustainability, 14(19), 12235. https://doi.org/10.3390/su141912235.
Google Scholar

Trakosas, D., Tikva, C., & Tambouris, E. (2023). Visual programming and computational thinking environments for K-9 education: a systematic literature review. International Journal of Learning Technology, 18(1), 94–121. https://doi.org/10.1504/IJLT.2023.131313.
Google Scholar

Velasco, J., & Buteler, L. (2017). Computational Simulations in Physics Education: a critical review of the literature. Enseñanza de las Ciencias. Revista de investigación y experiencias didácticas, 35, 161. https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.2117.
Google Scholar

Yun, E. (2020). Review of trends in physics education research using topic modeling. Journal of Baltic Science Education, 19, 388–400. https://doi.org/10.33225/jbse/20.19.388.
Google Scholar

Yurchenko, A., Drushlyak, M., Sapozhnykov, S., Teplytska, S., Koroliova, L., & Semenikhina, O. (2021). Using online IT-industry courses in the computer sciences specialists’ training. International Journal of Computer Science and Network Security, 21(11), 97–104. https://doi.org/10.22937/IJCSNS.2021.21.11.13.
Google Scholar

Zhang, J., Zhang, J., Chen, Q., Deng, X., & Zhuang, W. (2023). Measurement of g Using a Steel Ball and a Smartphone Acoustic Stopwatch. The Physics Teacher, 61(1), 74–75. https://doi.org/10.1119/5.0058374.
Google Scholar

Tom 9 Nr 2 (2023)
Opublikowane: 2024-04-30

ISSN: 2451-2583

eISSN: 2543-6155

Wydawca

Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego | University of Silesia Press

Prześlij tekst

Wykorzystanie technologii cyfrowych w edukacji: perspektywa nauczania fizyki

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Artem Yurchenko

Volodymyr Proshkin

Olha Naboka

Volodymyr Shamonia

Olena Semenikhina

Informacje