Вне готовности: интеграция ИКТ и использование симуляций на уроках физики в средней школе

Почему цифровые инструменты науки важны для реальных классов

Представьте, что вам нужно преподавать электричество или волны группе из шестидесяти подростков без действующей лаборатории, с минимумом учебников и ненадёжным электроснабжением. Для многих учителей физики в Нигерии и по всей Субсахарской Африке это повседневная реальность. Интерактивные компьютерные симуляции могли бы помочь ученикам «увидеть» невидимые силы и проводить виртуальные эксперименты, но используют ли учителя эти инструменты на практике и что действительно им мешает? Эта статья идёт дальше простых представлений о «готовности» учителя и выявляет, почему обещающие цифровые инструменты часто не приживаются в реальных школах.

Что могут дать цифровые симуляции

За последние десятилетия образование по физике во всём мире трансформировалось под влиянием цифровых технологий. Интерактивные симуляции, такие как широко используемые инструменты PhET, позволяют учащимся менять переменные, визуализировать абстрактные идеи и проводить виртуальные эксперименты, которые в противном случае потребовали бы дорогостоящего или опасного оборудования. Для школ без хорошо оборудованных лабораторий симуляции могут служить мощной заменой, помогая учащимся осваивать сложные темы, такие как электромагнитные поля или волновое движение. Предыдущие исследования показали, что эти инструменты могут повышать понимание, мотивацию и обучение через исследование. Тем не менее, несмотря на эти преимущества, многие классы, особенно в малообеспеченных регионах, по-прежнему полагаются почти исключительно на традиционные методы «у доски».

Взгляд за пределы отдельного учителя

Большинство прежних исследований сосредотачивались на том, насколько учителя лично готовы использовать технологии: считают ли они, что это помогает ученикам? Чувствуют ли они уверенность и обладают ли навыками? Есть ли у них базовый доступ к компьютерам и интернету? Чтобы глубже изучить эти вопросы, авторы объединили две популярные теории использования технологий. Одна подчёркивает, как люди оценивают полезность и простоту использования, а другая утверждает, что успешная интеграция технологий зависит от трёх компонентов: мотивации к использованию, умений работать с ним и наличия инструментов и поддержки для реализации. Смешав эти подходы, исследование стремилось понять, как убеждения, уверенность, технические навыки, поддержка школы и доступные ресурсы взаимодействуют и формируют использование симуляций на уроках физики.

Как проводилось исследование

Исследователи опросили 375 действующих учителей физики средних школ в Нигерии с помощью подробной анкеты, измерявшей отношение к цифровым инструментам, уверенность в их использовании, самооценку навыков, доступ к оборудованию и фактическое использование симуляций. Результаты проанализировали с помощью моделирования структурных уравнений — метода, который проверяет сложные взаимосвязи между множеством факторов одновременно. Одновременно провели углублённые интервью с шестью учителями из разных школьных условий, чтобы получить более объёмную картину повседневных трудностей. Такой смешанный подход позволил сравнить общие числовые закономерности с реальными историями из школьных классов.

Когда готовности недостаточно

Самый поразительный вывод заключается в том, что ни одна из измеренных характеристик учителей — положительные убеждения, высокая уверенность, технические навыки или даже воспринимаемая поддержка школы — фактически не предсказывала использование симуляций. Статистические тесты не выявили значимых связей, хотя сами вопросы анкеты оказались надёжными. Интервью помогли объяснить этот парадокс. Учителя часто ценили симуляции и считали себя в целом способными их применять, но описывали постоянные отключения электроэнергии, слабый или отсутствующий интернет, слишком мало рабочих компьютеров и устройства, которые держали под замком, чтобы предотвратить кражи. Руководство школ редко поддерживало внедрение технологий, а предлагаемые тренинги, когда они были, фокусировались на общем офисном программном обеспечении, а не на учебных симуляциях. В такой среде даже самый мотивированный учитель испытывал трудности с отходом от традиционных методов.

Переосмысление поддержки цифрового обучения

Эти результаты указывают на то, что одного внимания к отдельным учителям недостаточно, чтобы сделать симуляции частью повседневных уроков физики. В малообеспеченных системах структурные барьеры могут полностью затмевать личную готовность. Авторы предлагают более широкий подход к внедрению технологий, который включает руководство школ, институциональную культуру, реалистичную политику и надёжную инфраструктуру наряду с установками и навыками учителей. Для политиков и преподавателей это означает сочетание профессионального развития с инвестициями в электроснабжение, подключение к сети и совместное планирование, а также наличие директоров, активно поддерживающих эксперименты с новыми инструментами. Для читателей ключевая идея такова: цифровые революции в образовании не происходят только потому, что учителей обучили или они готовы; нужны изменения на уровне всей школы и всей системы, чтобы обещающие технологии перешли из теории в повседневную практику.

Цитирование: Badmus, O.T., Jita, L.C. & Jita, T. Beyond readiness: ICT integration and simulation use in secondary physics classrooms. Humanit Soc Sci Commun 13, 270 (2026). https://doi.org/10.1057/s41599-026-06653-x

Ключевые слова: обучение физике, интерактивные симуляции, ИКТ в школах, профессиональное развитие учителей, Субсахарская Африка