Διαδραστικές προσομοιώσεις PHET

Οι Διαδραστικές προσομοιώσεις PhET, ένα έργο στο University of Colorado Boulder, είναι ένα μη κερδοσκοπικό   open educational resource (OER) έργο που ξεκίνησε το 2002 από τον κάτοχο του βραβείου Νόμπελ Carl Wieman. Το PhET ξεκίνησε με το όραμα του Wieman να βελτιώσει τον τρόπο με τον οποίο διδάσκεται και μαθαίνεται η επιστήμη. Η δηλωμένη αποστολή είναι "Να βελτιώσει την επιστήμη, τα μαθηματικά, τη μόρφωση και την εκπαίδευση παγκόσμια μέσα από ελεύθερες διαδραστικές προσομοιώσεις."

Το ακρωνύμιο του έργου "PhET" σήμαινε αρχικά "Τεχνολογία εκπαίδευσης φυσικής,"  αλλά το PhET σύντομα επεκτάθηκε και σε άλλους τομείς.  Το έργο τώρα σχεδιάζει, αναπτύσσει και εκδίδει πάνω από 125 ελεύθερες διαδραστικές προσομοιώσεις για εκπαιδευτική χρήση στους τομείς Φυσικής, Χημείας, Βιολογίας, στις Επιστήμες γης και περιβάλλοντος και τα Μαθηματικά. Οι προσομοιώσεις έχουν μεταφραστεί σε πάνω από 65 διαφορετικές γλώσσες, συμπεριλαμβανομένων των ελληνικών και το 2011, ο ιστότοπος PhET δέχτηκε πάνω από 25 εκατομμύρια επισκέπτες.

Τον Οκτώβριο του 2011, οι διαδραστικές προσομοιώσεις PhET επιλέχτηκαν για το Tech Award 2011 εκπαίδευσης της Microsoft. Τα βραβεία τεχνολογίας, παρουσιάστηκαν από το The Tech Museum of Innovation, με τιμημένους καινοτόμους από όλον τον κόσμο.

Ιστορικό
Το 2001, ο Wieman κέρδισε το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής, μαζί με τους Eric Cornell και Wolfgang Ketterle για βασικές μελέτες στο συμπύκνωμα Bose-Einstein. Μετά τη λήψη του βραβείου Νόμπελ, ο Wieman ενεπλάκη έντονα στις προσπάθειες βελτίωσης της Διδακτικής των φυσικών επιστημών και διεξήγαγε εκπαιδευτικές έρευνες στην εκπαίδευση της επιστήμης. Βοήθησε στη συγγραφή του Φυσική 2000 όπου παρείχε προσομοιώσεις που εξηγούσαν την εργασία του στη δημιουργία του συμπυκνώματος Bose-Einstein. Καθώς έδινε δημόσιες διαλέξεις,  παρατήρησε ότι "συχνά οι προσομοιώσεις ήταν το πρώτο πράγμα που θυμόντουσαν τα άτομα από την ομιλία μου. Με βάση τις ερωτήσεις και τα σχόλια τους, φάνηκε ότι μάθαιναν σύμφωνα με τις παρουσιαζόμενες προσομοιώσεις φυσικής." Έπειτα διέθεσε χρήματα από μια χορηγία του διακεκριμένου προγράμματος σχολικών διδασκαλιών του National Science Foundation, του ιδρύματος Kavli και ένα μέρος από τα χρήματα του βραβείου Νόμπελ για να χρηματοδοτήσει το PhET ώστε να βελτιωθεί ο τρόπος που διδάσκεται και μαθαίνεται η φυσική. Οι προσομοιώσεις PhET διαφέρουν από τις προσομοιώσεις Φυσικής 2000, επειδή οι χρήστες μπορούν να αλληλεπιδράσουν με την προσομοίωση για να αλλάξουν τις συνθήκες, ενώ οι προσομοιώσεις Φυσικής 2000 είναι απλά βίντεο.

Οργάνωση 

Οι διαδραστικές προσομοιώσεις PhET είναι μέρος του University of Colorado Boulder που είναι μέρος της Association of American Universities. Η ομάδα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου και έχει περίπου 16 μέλη από από καθηγητές, μεταδιδακτορικούς σπουδαστές, ερευνητές, ειδικούς της εκπαίδευσης, μηχανικούς λογισμικού (κάποιες φορές εργολαβικά), εκπαιδευτικούς και διοικητικούς βοηθούς.

Σχεδίαση και εκπαιδευτική επίδραση
Οι διαδραστικές προσομοιώσεις PhET ενσωματώνουν πρακτικές με βάση την έρευνα στην ενεργή διδασκαλία για να βελτιώσουν την εκμάθηση των εννοιών της επιστήμης και των μαθηματικών. Οι προσομοιώσεις σχεδιάζονται ώστε να είναι ευπροσάρμοστες για να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως επιδείξεις σε διαλέξεις, σε εργαστήρια ή σε οικιακές δραστηριότητες. Οι προσομοιώσεις χρησιμοποιούν ένα διαισθητικό περιβάλλον, παρόμοιο με παιχνίδι, όπου οι σπουδαστές μπορούν να μάθουν μέσα από μια απλοποιημένη επιστημονική προσέγγιση, όπου οι δυναμικές οπτικές αναπαραστάσεις κάνουν το αόρατο ορατό και οι επιστημονικές ιδέες συσχετίζονται με τα πραγματικά φαινόμενα.

Μια προσομοίωση PhET ξεκινά με τρία έως πέντε άτομα συμπεριλαμβάνοντας έναν ειδικό του εξεταζόμενου θέματος, έναν δάσκαλο, έναν εκπαιδευτικό ερευνητή και έναν επαγγελματία ανάπτυξης λογισμικού. Η σχεδίαση ξεκινά με την ταυτοποίηση των συγκεκριμένων εκπαιδευτικών σκοπών που έχουν αποδειχθεί εννοιολογικά δύσκολες με βάση την εμπειρία των δασκάλων στην τάξη. Η σχεδίαση της προσομοίωσης, ή εμφάνιση και η αίσθηση είναι ταξινομείται, συζητείται και τελικά "κωδικοποιείται." Κάθε προσομοίωση εξετάζεται από τους χρήστες μέσα από συνεντεύξεις με σπουδαστές και στις τάξεις, ξαναδουλεύεται όταν χρειάζεται και ξαναδοκιμάζεται, πριν εμφανιστεί στον ιστότοπο του PhET.

Μαζί με τον έλεγχο κάθε προσομοίωσης, η ομάδα PhET εκτελεί εκπαιδευτική έρευνα στις προσομοιώσεις τους. Έχουν δείξει στις έρευνές τους ότι όταν οι σπουδαστές εξερευνούν τις προσομοιώσεις πέρα από τα παραδοσιακά εργαστήρια, βελτιώνεται η κατανόηση των εννοιών από τους σπουδαστές.

Η χρήση του PhET από εκπαιδευτικούς
Ενώ οι προσομοιώσεις PhET αναπτύσσουν τις προσομοιώσεις, είναι βασικά οι δάσκαλοι που αναπτύσσουν τις εκπαιδευτικές δραστηριότητες που χρησιμοποιούν τις προσομοιώσεις, μοιράζοντας τες με την κοινότητα. Οι συντελεστές στον ιστότοπο PhET ακολουθούν τις ανοιχτές εκπαιδευτικές πρακτικές (OEP), δίνοντας στους δασκάλους τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουν ή να προσαρμόσουν τις δραστηριότητες ελεύθερα. 

Άλλοι οργανισμοί ανοικτών πηγών εκπαίδευσης που παρέχουν ιδέες και επιθεωρήσεις περιλαμβάνουν και τους εξής: 
Η National Science Digital Library (NSDL) παρέχει διαδραστικές επιστημονικές απεικονίσεις προσαρμοσμένες στις αξιολογήσεις της American Association for the Advancement of Science (AAAS) με συνδέσμους σε σχετικούς δικτυακούς πόρους. Το NSDL ερευνά για μεταδεδομένα συλλογών για να βρει διαδικτυακές πηγές που ταιριάζουν με τις αξιολογήσεις. Οι ερευνόμενες συλλογές επιλέγονται με βάση τα κριτήρια που προτάθηκαν από την εθνική οργανωτική επιτροπή συμβουλίου έρευνας για την ανάπτυξη μιας ψηφιακής εθνικής βιβλιοθήκης για την προπτυχιακή επιστήμη, τα μαθηματικά, τη μηχανική και την τεχνολογική εκπαίδευση και η εγκυρότητα τους ελέγχεται συχνά. Οι δάσκαλοι βρίσκουν τις προσομοιώσεις PhET που είναι κατάλληλες για συγκεκριμένα θέματα αναζητώντας τα διαγράμματα. 
Η φυσική MERLOT  χρησιμοποιεί μια βαθμιαία διαδικασία εξέτασης για να αξιολογήσει το περιεχόμενο της ψηφιακής μάθησης. Στο PhET οι δάσκαλοι μπορούν να βρουν πηγές διδασκαλίας και μάθησης που περιλαμβάνουν: Συνδέσμους σε υλικά μάθησης επιλεγμένα από τα μέλη, επιθεωρήσεις με υψηλής ποιότητας υλικό και διδακτικές εμπειρίες από μέλη του MERLOT.   
Το Physics Front είναι μια "ελεύθερη υπηρεσία που παρέχεται από το AAPT σε συνεργασία με το NSF/NSDL" που έχει περίπου 100 ιδέες χρήσης του PhET με επεξεργασίες, προτεινόμενα θέματα, επίπεδα, τύπους πηγών, κατάλληλα τμήματα, κατηγορίες και αξιολογήσεις· ιδέες για χρήση σε μονάδες, συσχέτιση με πρότυπα AAAS και σχετικές δραστηριότητες.
Η παιδαγωγική σε δράση παρέχει πρόσβαση σε μια βιβλιοθήκη με τρία στοιχεία: Μεθόδους διδασκαλίας, δραστηριότητες μάθησης και έρευνα στη βιβλιογραφία μάθησης. Η παιδαγωγική σε δράση περιέχει ένα άρθρο "Πηγές για χρήση στις προσομοιώσεις PhET στην τάξη – Βάση δεδομένων δραστηριοτήτων PhET" που περιλαμβάνει περίληψη, στόχους μάθησης, περιεχόμενο για χρήση, περιγραφή και υλικά διδασκαλίας, σημειώσεις διδασκαλίας και συμβουλές, εκτιμήσεις και οδηγούς για ανάπτυξη νέων δραστηριοτήτων χρησιμοποιώντας PhET.
Το iNACOL, την διεθνή ένωση για δικτυακή μάθηση K-12 με στρατηγικές προτεραιότητες που περιλαμβάνουν υποστήριξη πολιτικών, έργα εξασφάλισης ποιότητας, και πρότυπα μάθησης. Οι δημοσιεύσεις τους και ο ιστότοπος υποστηρίζουν μια πλατιά ποικιλία ομάδων που βελτιώνει την προσωπική μάθηση των μαθητών και τις συνθήκες των δασκάλων υποστηρίζοντας την επαγγελματική ανάπτυξη. Μια παραπομπή παρέχει ιδέες για χρήση πηγών OER ειδικά για δικτυακή μάθηση που περικλείει χρήσεις για προσομοιώσεις PhET.

Οι επαγγελματικές οργανώσεις επίσης δίνουν ιδέες για χρήση προσομοιώσεων PhET. Στο JCE Chemical Education Xchange (ChemEd X), τα μέλη έχουν ιστολόγια για το πώς η χρήση του PhET μπορεί να βοηθήσει με συγκεκριμένα θέματα όπως πηγές στοιχειομετρίας First Week Excitement, PHYSICS 2000, και προσθήκη ερωτήματος στην ατομική θεωρία.

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 PhET Interactive Simulations
 YouTube Video from The Tech Award on PhET Interactive Simulations

Ελεύθερο λογισμικό
Λογισμικό χημείας
Διαλειτουργικό λογισμικό
Λογισμικό φυσικής
Λογισμικό βιολογίας
Εκπαιδευτικές ιστοσελίδες
Εκπαιδευτική τεχνολογία