7-9 сыныптарда физиканы оқыту үдерісін ЖИ көмегімен дербестендіру және визуализациялау жолдары

7-9 сыныптарда физиканы оқыту үдерісін жасанды интеллект көмегімен дербестендіру және визуализациялау жолдары

Мопық Айдана Болатқызы

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Астана, Қазақстан

(E-mail: aidokabolatovna03@gmail.com)

Аңдатпа: Мақалада 7-9 сыныптарда физиканы оқыту үдерісін жасанды интеллект (ChatGPT, Gemini, Foxar, Curipod) көмегімен дербестендіру және визуализациялау жолдары қарастырылған. Генеративті модельдердің дидактикалық әлеуеті сарапталып, физикалық құбылыстарды түсіндіру, күрделі есептерді оқушы қабілетіне бейімдеу және танымдық мотивацияны арттыру әдістемесі ұсынылған. Абстрактілі ұғымдарды қабылдауды жақсарту мақсатында сабақтарда интерактивті модельдеуді кіріктірудің тиімді жолдары көрсетілді.

В статье рассмотрены пути персонализации и визуализации процесса обучения физике в 7-9 классах с помощью технологий искусственного интеллекта (ChatGPT, Gemini, Foxar, Curipod). Проанализирован дидактический потенциал генеративных моделей, предложена методика их применения для объяснения физических явлений, адаптации сложных задач под способности учащихся и повышения познавательной мотивации. Показаны эффективные пути интеграции интерактивного моделирования для улучшения восприятия абстрактных понятий.

The article examines ways to personalize and visualize physics education in grades 7–9 using artificial intelligence technologies (ChatGPT, Gemini, Foxar, Curipod). The didactic potential of generative models is analyzed, and a methodology for applying them to explain physical phenomena, adapt complex problems to student abilities, and increase cognitive motivation is proposed. Effective ways of integrating interactive modeling to improve the perception of abstract concepts are demonstrated.

Түйінді сөздер: жасанды интеллект, физиканы оқыту, оқытуды дербестендіру, визуализация, цифрлық платформалар.

Қазақстан Республикасының білім беру жүйесін цифрлық трансформациялау жағдайында жаратылыстану ғылымдарын, әсіресе физика пәнін оқытудың сапасын арттыру өзекті мәселелердің бірі болып қала береді. Әсіресе, негізгі мектептің 7-9 сыныптары — оқушылардың ғылыми дүниетанымы қалыптасатын, физика пәні алғаш рет дерлек жеке пән ретінде оқытыла бастайтын маңызды кезең. Алайда, қазіргі мектеп тәжірибесі көрсеткендей, оқулықтағы абстрактілі формулалар мен теориялық ұғымдардың өмірмен байланыспауы оқушылардың пәнге деген ынтасының төмендеуіне әкеледі. Осы орайда, жасанды интеллект (ЖИ) технологияларын білім беру үдерісіне енгізу оқытуды дербестендірудің және визуализациялаудың қуатты құралына айналып отыр. [1]

Психологиялық-педагогикалық негіздер және оқушылардың жас ерекшелігі

7-9 сынып оқушылары жас ерекшелік психологиясы тұрғысынан жасөспірімдік шаққа өту кезеңінде болады. Бұл кезеңде балалардың сыни ойлауы дамып, танымдық қызығушылығы тұрақсыз болуы мүмкін. Дәстүрлі сабақтардағы монотондылық оқушылардың ми белсенділігін төмендетеді. Ал жасанды интеллект құралдары (мысалы, Gemini, ChatGPT, Foxar, Curipod) жасөспірімдердің клиповый (фрагментарлық) ойлау ерекшеліктеріне бейімделіп, ақпаратты визуалды, интерактивті форматта қабылдауға мүмкіндік береді.

Бүгінгі таңда жасанды интеллект адамзаттың күнделікті өмірінде — смартфондардағы дауыстық көмекшілерден бастап, күнделікті ақпарат іздеу, контент жасау және жоспарлау жүйелеріне дейін ажырамас бөлікке айналды. Оқушылар ЖИ-ді күнделікті өмірде еркін қолданғандықтан, оны білім беру үдерісіне де кіріктіру заман талабы болып табылады. Мектеп қабырғасында ЖИ-ді дұрыс бағытта қолдану оны тек ойын құралы емес, танымдық және зерттеушілік көмекші ретінде қабылдауға үйретеді.

Қазіргі таңда Қазақстан Республикасының білім беру жүйесін цифрлық трансформациялау бағытында ауқымды жұмыстар атқарылуда. Дегенмен, республикаішілік деңгейде қалалық озық лицей-мектептер мен өңірлік немесе шағын жинақталған ауылдық мектептер арасындағы цифрлық теңсіздік (цифрлық алшақтық) әлі де өзекті мәселе күйінде қалып отыр [2, 232 б.]. Астана, Алматы және басқа да ірі қалалардың мамандандырылған мектептерінде жоғары жылдамдықты интернет желісі, мультимедиялық сыныптар және интерактивті панельдер жеткілікті болғанымен, шалғай өңірлерде жасанды интеллект (ЖИ) құралдарын физика сабақтарында жүйелі түрде қолдану материалидік-техникалық базаның әртүрлілігіне және ұстаздардың цифрлық құзыреттілігінің деңгейіне байланысты әлі де бастапқы сатыда тұр.

Халықаралық озық тәжірибе (Финляндия, Оңтүстік Корея, Сингапур):

Аталған елдердің орта білім беру жүйесінде оқу үдерісін толықтай адаптивті жасанды интеллект платформаларына кіріктіру кеңінен жолға қойылған. Мысалы, Оңтүстік Корея мен Сингапур мектептерінде сыныптағы әрбір оқушының жеке планшетіне орнатылған зияткерлік жүйелер физика есептерін немесе зертханалық жұмыстарды орындау барысында оқушының жіберген қателерін лезде анықтайды. ЖИ оқушының когнитивтік қабілетіне қарай тапсырманы автоматты түрде күрделендіреді немесе жеңілдетіп түсіндіреді. Бұл оқытуды толық дербестендіруді (персонализация) қамтамасыз етіп, әр баланың жеке қарқынымен дамуына жағдай жасайды.

Отандық білім беру тәжірибесінің ерекшеліктері:

Қазақстан мектептеріндегі пән мұғалімдері жасанды интеллект құралдарын (атап айтқанда, ChatGPT, Gemini, Jeda AI, Curipod) көбінесе сабақтан тыс уақытта - сабаққа әдістемелік дайындық кезінде дидактикалық материалдар әзірлеу, деңгейлік тапсырмалар құру немесе интерактивті презентация жасау мақсатында белсенді қолданады. Ал физика сабағы барысында сыныптағы әрбір оқушыға жеке ЖИ-репетитор немесе көмекші ретінде тікелей уақыт бөліп пайдалану тәжірибесі әлі де әдістемелік тұрғыдан толық жүйеленбеген. Көбіне оқыту фронтальды (жалпы сыныпқа бағытталған) сипатта қалып қояды да, жеке даралау (дифференциация) қағидасы кейде ақсап жатады.

Мәселені шешу жолдары мен болашақ перспективалар:

Отандық педагогтердің жаңа технологияларды меңгеруге деген жоғары бейімділігі, «Цифрлы Қазақстан» және ұлттық білім беру платформаларын жетілдіру бағытындағы мемлекеттік бастамалар бұл алшақтықты қысқа мерзім ішінде жоюға зор әлеует береді. Егер қазақстандық мектептерде ЖИ құралдарын сабақта қолданудың бірыңғай әдістемелік нұсқаулықтары әзірленіп, мұғалімдерге арналған арнайы кәсіби даярлау курстары жүйелі түрде ұйымдастырылса, негізгі мектеп оқушыларының физика пәніне деген танымдық қызығушылығы мен сапалы білім көрсеткіші халықаралық стандарттар деңгейіне көтеріледі. Бұл ретте, ЖИ тек көмекші құрал ғана емес, оқушылардың сыни ойлауын дамытатын маңызды дидактикалық ресурсқа айналмақ.Жасанды интеллекттің перспективалары және физиканы оқытуды дербестендіру жолдары

Педагогикалық-психологиялық аспектілер және жасөспірімдердің когнитивтік ерекшеліктері

7-9 сынып оқушыларының жас кезеңі (11-15 жас) - бұл тұлғаның қалыптасуындағы ең қарқынды, әрі күрделі кезеңдердің бірі. Психологиялық тұрғыдан бұл кезде балалардың көбіне абстрактілі ойлау жүйесі қалыптаса бастағанымен, физика курсындағы күрделі формулалар мен түсініксіз құбылыстар нақты тәжірибемен ұштаспаса, олардың пәнге деген қызығушылығы тез суыйды [3, 180 б.].

Бүгінгі таңда «цифрлық ұрпақ» (Gen Z және Alpha) ақпаратты тек кітаптан оқу арқылы емес, визуалды, интерактивті және динамикалық ортада қабылдауға дағдыланған. Олардың ақпаратты қабылдау жылдамдығы жоғары, бірақ назарын бір жерде ұстап тұру уақыты (attention span) қысқа болады. Дәстүрлі сабақ беру әдістері бұл талаптарды толық қанағаттандыра алмайтын тұста, жасанды интеллект (ЖИ) технологиялары оқушылардың ми белсенділігін оятудың және танымдық мотивацияны тұрақтандырудың қуатты тетігіне айналады. ЖИ көмегімен жасалған ойын элементтері, виртуалды зертханалар мен интерактивті тапсырмалар жасөспірімдердің психологиялық ерекшеліктеріне сай келіп, сабаққа деген ішкі мотивацияны (intrinsic motivation) тікелей ынталандырады. [4, 208 б.]

Физиканы оқытуда жасанды интеллектті кіріктірудің әдістемелік модельдері

Физика сабақтарында ЖИ құралдарын жүйелі пайдалану үшін мұғалімнің кәсіби даярлығы мен дидактикалық ұстанымдары өте маңызды. Оқыту әдістемесіне ЖИ-ді енгізу кезінде төмендегі үш негізгі модельді басшылыққа алуға болады:

1. Мұғалімнің көмекшісі ретінде (Teacher-Centric AI Support): Бұл деңгейде педагог ЖИ платформаларын (ChatGPT, Gemini, Jeda AI) сабақты жоспарлау, әртүрлі деңгейдегі есептер жинағын құрастыру, дидактикалық карточкалар мен тест тапсырмаларын генерациялау үшін қолданады. Бұл мұғалімнің күнделікті рутинды жұмыс уақытын айтарлықтай үнемдеп, шығармашылық жұмыстарға көбірек көңіл бөлуге мүмкіндік береді.

2. Оқушының интерактивиті серіктесі ретінде (Student-Centric AI Tutor): Бұл модельде оқушылардың өздері ЖИ жүйелерімен тікелей жұмыс істейді. Мысалы, механика немесе термодинамика тарауларынан қиын есеп шығарғанда, оқушы ЖИ-ге сұрақ қойып, жауаптың дайын шешімін емес, оны шығару жолын қадамдық түрде (hint-based learning) сұрай алады. Бұл сыни ойлауды және өзіндік ізденісті дамытады.

3. Біріктірілген зерттеушілік орта (Blended Inquiry-Based Environment): Физикалық заңдарды зертханалық немесе жобалық жұмыстар арқылы өту кезінде ЖИ мен AR/VR технологиялары біріктіріліп қолданылады. Оқушылар өз гипотезаларын тексеріп, эксперимент нәтижелерін ЖИ көмегімен талдап, графиктер мен есептеулерді автоматты түрде өңдеуді үйренеді.

Күнделікті өмір мен білім берудегі ЖИ сабақтастығы

Қазіргі қарқынды дамып келе жатқан жаһандық цифрлық дәуірде жасанды интеллект технологиялары адамзаттың күнделікті тұрмысы мен әлеуметтік ортасының ажырамас бөлігіне айналды. Бүгінгі таңда балалар мен жасөспірімдердің өмірі смарт-құрылғыларсыз, дауыстық көмекшілерден бастап, контент ұсынатын алгоритмдерге, автоматты аударма жүйелеріне және ақпаратты лезде өңдейтін нейрожелілерге дейінгі цифрлық экожүйемен тығыз байланысты. Оқушылар сыртқы әлемде ЖИ элементтерін тұрақты түрде қолданып, оның жылдамдығы мен ыңғайлылығына үйреніп қалған. Алайда, бұл шынайы өмір мен мектеп қабырғасындағы дәстүрлі білім беру үдерісі арасында кейде әдістемелік алшақтық немесе цифрлық үзіліс орын жатады. [5]

Егер мектептегі физика сабақтары тек қағаз жүзіндегі формулалармен, ескірген кестелермен және абстрактілі есеп шығарумен ғана шектелсе, оқушылар пәннің күнделікті өмірмен байланысын көре алмай, оның маңыздылығын сезінбей қалады. Осы тұрғыда білім беру мен шынайы өмір арасындағы ЖИ сабақтастығын қамтамасыз ету оқытудың тиімділігін арттырудың басты шарты болып табылады. Физика ғылымы табиғат пен техниканың тілі болғандықтан, ЖИ құралдарын бұл пәнге кіріктіру арқылы күнделікті өмірдегі құбылыстарды сынып бөлмесіне әкелуге болады. Оқушылар ұшқышсыз ұшақтарды, электромобильдерді немесе ақылды үй жүйелерін күнде көріп жүргендіктен, мұғалім ЖИ платформалары арқылы осы технологиялардың жұмыс істеу принципіндегі физикалық заңдарды көрнекі түрде көрсетіп, пәннің маңызын тереңірек ұғындыра алады.

Физика сабақтарында жасанды интеллектті қолданудың перспективалары мен дидактикалық мүмкіндіктері өте зор. Атап айтқанда, көзге көрінбейтін, абстрактілі физикалық процестер мен микроәлем құбылыстарын толықтырылған шынайылық және ЖИ платформалары арқылы үш өлшемді форматта көрсету оқушылардың кеңістіктік ойлауын дамытып, физикалық заңдылықтарды терең түсіну қабілетін бірнеше есе арттырады. Сонымен қатар, әр оқушының қабылдау жылдамдығы мен танымдық деңгейі әртүрлі болғандықтан, ЖИ алгоритмдері үлгерімі баяу оқушыға қосымша жеңілдетілген түсіндірмелер мен жеңіл есептер ұсынса, дарынды оқушыларға күрделі зерттеушілік тапсырмалар беріліп, сабақ ішіндегі саралау нақты жүзеге асады. Бұл әр баланың өз қарқынымен дамуына қолайлы жағдай жасайды.

Зияткерлік платформалардың көмегімен оқушылар көпшілік алдында қате жіберуден қысылу сияқты психологиялық кедергілерден толық арылады. Олар ЖИ-көмекшімен жеке диалог құрып, өз бетінше жауап беріп, қателерін дер кезінде түзете алатын жедел кері байланыс алады. Бұл оқушылардың бойындағы физика пәніне деген қорқыныш сезімін жойып, пәнге деген танымдық мотивациясын және өзіне деген сенімділігін айтарлықтай көтереді. ЖИ құралдары дайын ақпаратты беріп қана қоймай, оқушыларды неге және қалай деген сұрақтар төңірегінде ізденуге итермелейді.

Отандық білім беру тәжірибесі мен халықаралық озық тәжірибені салыстырған кезде кейбір айырмашылықтар байқалады. Қазақстанның озық мектептерінде цифрлық инфрақұрылым жақсы дамығанымен, өңірлік мектептерде ЖИ құралдарын сабақта жүйелі қолдану әлі де бастапқы сатыда тұр. Ал Финляндия немесе Сингапур сияқты елдерде адаптивті ЖИ платформалары оқушының үлгеріміне қарай тапсырманы автоматты түрде бейімдеп, толық дербестендіруді қамтамасыз етеді. Елімізде мұғалімдер ЖИ-ді көбінесе сабаққа дайындық кезінде дидактикалық материал немесе презентация жасау үшін қолданса, оны сыныпта әр оқушыға жеке репетитор ретінде пайдалану әдістемесі әлі де жетілдірілу үстінде. Дегенмен, отандық педагогтердің жаңа технологияларды тез меңгеруге деген ұмтылысы бұл алшақтықты қысқа мерзімде жоюға зор мүмкіндік береді.

Қорытындылай келе,негізгі мектептің 7-9 сыныптарында физика пәнін оқыту үдерісін жасанды интеллект технологияларымен үйлестіру оқушылардың танымдық белсенділігі мен пәнге деген ішкі мотивациясын арттырудың ең тиімді стратегияларының бірі болып табылады. Жүргізілген талдаулар мен әдістемелік тұжырымдар жасанды интеллекттің тек ақпараттық құрал ғана емес, сонымен қатар оқытуды дербестендіретін, абстрактілі физикалық құбылыстарды үш өлшемді визуализация арқылы түсіндіретін және оқушылардың сыни ойлауын дамытатын қуатты дидактикалық ресурс екенін көрсетті.

Күнделікті өмір мен білім беру ортасының тығыз сабақтастығын қамтамасыз ету арқылы біз оқушылардың «физика — бұл тек қағаздағы формулалар» деген қасаң түсінігін өзгертіп, оның нақты өмір мен жаңа технологиялардағы қолданысын айқын сезіндіре аламыз. Халықаралық озық тәжірибелерді еліміздің білім беру жүйесінің ерекшеліктеріне бейімдей отырып енгізу, мұғалімдердің әдістемелік әлеуетін арттыру және оқу үдерісін цифрлық тұрғыдан сапалы ұйымдастыру отандық орта мектептердегі білім сапасын жаңа деңгейге көтеруге мүмкіндік береді.

Бұл ретте ұсынылып отырған әдістемелік тәсілдер жасөспірімдердің жас ерекшелік психологиясына оңтайлы сәйкес келіп, оларды тек терең пәндік біліммен ғана емес, сонымен қатар қарқынды дамып келе жатқан жаһандық цифрлық әлемде еркін бағдар жасауға қабілетті, жан-жақты бәсекеге қабілетті тұлға ретінде қалыптастыруға зор үлес қосады.

Әдебиеттер тізімі

1. Қазақстан Республикасының «Білім туралы» Заңы. – Астана, 2007 (өзгерістер мен толықтырулармен).

2. Әбілқасымова.А.Е. Оқытудың қазіргі заманғы педагогикалық технологиялары. – Алматы: Білім, 2021. – 232 б.

3. Жұмабаева.З.Э. Негізгі мектеп оқушыларының танымдық белсенділігін арттыру жолдары. – Алматы: Ғылым, 2023. – 180 б.

4. Бабанский.Ю.К. Методы обучения в современной общеобразовательной школе. – Москва: Просвещение, 1985. – 208 б.

5. Кенесбаев.С.А. Физика сабақтарында визуалды технологиялар мен интерактивті ортаны қолдану тиімділігі // Қазақстан мектебі. – 2025. – №1. – Б. 22-26.