2026 жылғы 10 қазанда «Ұлы дала ұстазы» халықаралық ғылыми-педагогикалық журналы мен «Педагогикалық даму» республикалық ғылыми-әдістемелік орталығының ұйымдастыруымен өткен «Білім берудегі жаңа трендтер: педагогикалық идеялар мен дағдылар, үздік тәжірибелер» атты республикалық тәжірибе алмасу онлайн-конференциясында баяндама жасап, өзінің педагогикалық тәжірибесімен бөлісті.

Ақмола облысы, Шортанды ауданы, 

Төңкеріс бекетінің негізгі орта мектебі

Математика және физика мұғалімі 

Аманкелд Мереке

Аңдатпа. Мақалада физика пәнін оқытуда жасанды интеллект технологияларын тиімді қолданудың заманауи мүмкіндіктері қарастырылады. Жасанды интеллект көмегімен физикалық құбылыстарды визуализациялау, виртуалды тәжірибелер ұйымдастыру, күрделі есептерді кезең-кезеңімен талдау, оқушылардың жеке оқу қажеттіліктеріне бейімделген тапсырмалар әзірлеу жолдары ұсынылады. Сонымен қатар мұғалімнің кәсіби қызметін жетілдірудегі ЖИ-дің рөлі, оны қолданудың артықшылықтары мен шектеулері талданып, сабақта жүзеге асыруға болатын практикалық әдістер көрсетіледі.

Түйін сөздер: физика, жасанды интеллект, цифрлық білім беру, виртуалды зертхана, STEM, саралап оқыту, зерттеушілік дағды, цифрлық сауаттылық.

Кіріспе

Бүгінгі оқушы физиканы тек оқулықтан оқып, формулаларды жаттаумен шектелмеуі керек. Ол табиғатта болып жатқан құбылыстардың себебін түсінуге, тәжірибе нәтижесін талдауға, өз болжамын дәлелдеуге және алған білімін күнделікті өмірде қолдануға үйренуі қажет. Алайда физикадағы кейбір үдерістерді сынып жағдайында көрсету қиын. Молекулалардың қозғалысын көзбен көру, электр өрісінің таралуын бақылау немесе дененің қозғалысына әсер ететін бірнеше факторды бір мезгілде салыстыру оқушылар үшін күрделі болуы мүмкін.

Осындай жағдайда жасанды интеллект (ЖИ) мұғалімнің әдістемелік қорын кеңейтетін, оқушының зерттеушілік белсенділігін арттыруға мүмкіндік беретін жаңа құрал ретінде маңызды рөл атқарады.

Жасанды интеллектіні физика сабағына енгізу – дәстүрлі оқытуды технологиямен жай ғана алмастыру емес. Бұл – оқушының дайын ақпаратты қабылдаушыдан сұрақ қоятын, болжам жасайтын, тәжірибе жүргізетін және қорытынды шығаратын белсенді зерттеушіге айналуына жағдай жасау.

Мұғалім үшін негізгі мәселе – жасанды интеллектіні қандай бағдарлама арқылы қолдану ғана емес, оны қандай педагогикалық мақсатқа бағыттау керектігін анықтау. Өйткені технологияның тиімділігі оның жаңашылдығымен емес, оқушының білім алуына қосқан нақты үлесімен өлшенеді.

1. Физика сабағында жасанды интеллектіні қолданудың өзектілігі

Физика – теориялық білім мен практикалық зерттеуді ұштастыратын пән. Оның мазмұнында абстрактілі ұғымдар, математикалық тәуелділіктер, тәжірибелік бақылаулар және өмірлік жағдаяттар өзара байланысады. Сондықтан физиканы оқытуда көрнекілік, модельдеу, эксперимент және деректерді талдау ерекше маңызға ие.

Жасанды интеллект осы бағыттарда мұғалімге бірнеше мүмкіндік ұсынады:

• Күрделі құбылыстарды түсіндіру. Физикалық заңдарды оқушының жас ерекшелігіне сәйкес қарапайым тілмен түсіндіруге, ұқсастықтар мен өмірлік мысалдар келтіруге көмектеседі.
• Визуализация мен модельдеу. Қозғалыс траекториясын, энергияның түрленуін, жарықтың таралуын немесе электр тізбегінің жұмысын модельдеу тапсырмаларын әзірлеуге мүмкіндік береді.
• Жеке оқу бағытын құру. Бір тақырып бойынша білім деңгейі әртүрлі оқушыларға тапсырмаларды күрделілік дәрежесіне қарай бейімдеуге жағдай жасайды.
• Зерттеушілік қабілетті дамыту. Оқушыларға зерттеу сұрағын құрастыруға, тәжірибе жоспарын жасауға, өлшеу нәтижелерін салыстыруға және қорытындысын негіздеуге көмектеседі.
• Мұғалімнің жұмысын оңтайландыру. Сабақ жоспарының бастапқы нұсқасын, тапсырмалар жинағын, бағалау критерийлерін және кері байланыс үлгілерін дайындауды жеңілдетеді.

Сонымен бірге ЖИ ұсынған ақпараттың барлығы бірдей ғылыми тұрғыдан дұрыс бола бермейді. Сондықтан мұғалімнің пәндік білімі, сыни ойлауы және әдістемелік шешім қабылдауы бұрынғыдан да маңызды.

2. Жасанды интеллектіні қолданудың жаңа бағыттары

2.1. Физикалық құбылыстарды цифрлық модельдеу

Физика сабағында оқушылар кейбір құбылыстарды тек формула арқылы қабылдайды. Ал құбылыстың қалай жүретінін, қандай шамаларға тәуелді екенін және параметр өзгергенде не болатынын түсіну үшін көрнекі модельдер қажет.

Мысалы, «Бірқалыпты және бірқалыпты үдемелі қозғалыс» тақырыбында оқушылар дененің бастапқы жылдамдығын, үдеуін және уақытын өзгертіп, қозғалыс графиктерінің қалай өзгеретінін салыстыра алады. ЖИ мұғалімге осындай модельге арналған сценарий, зерттеу сұрақтары мен тапсырмалар дайындауға көмектеседі.

Бұл жұмысты интерактивті симуляциялармен ұштастыруға болады. Мысалы, PhETInteractiveSimulations платформасында физикалық үдерістерді модельдеуге арналған көптеген ресурстар бар. Мұғалім ЖИ арқылы сол симуляцияларға сәйкес зерттеу парағын, бақылау кестесін және талдау сұрақтарын әзірлей алады.

Мұнда маңызды бір айырмашылық бар: жасанды интеллект тапсырманы құрастыруға және модельді түсіндіруге көмектессе, физикалық құбылысты нақты параметрлермен зерттеуді арнайы симуляция немесе тәжірибелік құрал орындайды.

2.2. Виртуалды зертханалар және тәжірибелік жұмыстар

Кейбір мектептерде зертханалық жабдықтардың жеткіліксіздігі, уақыттың шектеулі болуы немесе тәжірибені бірнеше рет қайталау қажеттілігі оқыту үдерісін қиындатады. Мұндай жағдайда виртуалды зертханалар нақты тәжірибені толық алмастырмайтын, бірақ оны толықтыратын тиімді құрал бола алады.

Мысалы, «Ом заңы» тақырыбын меңгеру кезінде оқушылар кернеу мен кедергінің өзгеруі ток күшіне қалай әсер ететінін зерттей алады.

Практикалық жұмысты төмендегідей ұйымдастыруға болады:

1. Оқушылар зерттеу сұрағын құрастырады: «Кедергі тұрақты болғанда кернеу артса, ток күші қалай өзгереді?»

2. ЖИ көмегімен тәжірибенің мақсаты, болжамы және бақылау кестесінің үлгісі әзірленеді.

3. Оқушылар виртуалды симуляцияда немесе электр тізбегінде тәжірибе жүргізеді.

4. Өлшеу нәтижелерін кестеге енгізіп, кернеу мен ток күшінің арасындағы тәуелділікті анықтайды.

5. Алынған нәтижені Ом заңымен салыстырып, қорытынды жасайды.

Осылайша, оқушы формуланы дайын күйінде қабылдамай, оның тәжірибелік мағынасын түсінуге мүмкіндік алады. ЖИ бұл үдерісте зерттеуді ұйымдастыруға көмектеседі, ал нақты дәлелді оқушының бақылауы мен өлшеу нәтижелері қамтамасыз етеді.

2.3. Күрделі есептерді шешудің жаңа тәсілдері

Физика есептерін шығарудағы негізгі қиындықтардың бірі – оқушының формуланы білмеуі ғана емес, есеп шартын физикалық модельге айналдыра алмауы. Кейде оқушы дұрыс формуланы таңдағанымен, шамалардың арасындағы байланысты түсінбейді немесе өлшем бірліктерін ескермейді.

Жасанды интеллектіні есепті бірден шығарып беретін құрал ретінде емес, ойлау үдерісін қолдайтын көмекші ретінде пайдалануға болады.

Мысалы, мұғалім оқушыға мынадай нұсқау ұсынады:

«Есептің жауабын бірден берме. Алдымен берілген шамаларды анықта, қандай физикалық заң қолданылатынын түсіндір, содан кейін келесі қадамды өзім орындауыма мүмкіндік беретін бір сұрақ қой».

Бұл тәсіл оқушыны дайын жауапты көшіруге емес, есептің шешу жолын түсінуге бағыттайды.

Мұғалім ЖИ арқылы бір есептің бірнеше деңгейдегі нұсқасын дайындай алады:

• Бастапқы деңгей: берілген шамаларды анықтау және қажетті формуланы таңдау.
• Орта деңгей: бірнеше амалдан тұратын есепті шығару және өлшем бірліктерін тексеру.
• Жоғары деңгей: есеп шартын өзгертіп, нәтиженің физикалық мағынасын түсіндіру.

Мысалы, дененің қозғалысына арналған есепте оқушы алдымен жол, уақыт және жылдамдық арасындағы байланысты анықтайды. Кейін бастапқы деректердің бірін өзгертіп, жаңа нәтиженің не себепті өзгергенін түсіндіреді.

Бұл әдіс оқушылардың математикалық сауаттылығын, логикалық ойлауын және өз шешіміне жауапкершілікпен қарауын дамытады.

2.4. Саралап оқыту және жекелендірілген тапсырмалар

Бір сыныптағы оқушылардың физикалық ұғымдарды меңгеру қарқыны әртүрлі болуы мүмкін. Бір оқушы формуланы жылдам қолданса, екіншісіне құбылыстың мәнін түсіну үшін қосымша мысал немесе көрнекілік қажет.

ЖИ мұғалімге бір оқу мақсатына сәйкес әртүрлі тапсырмалар әзірлеуге көмектеседі. Мысалы, «Энергияның сақталу заңы» тақырыбында:

• Қолдауды қажет ететін оқушылар энергияның түрлерін суреттер арқылы ажыратады.
• Орта деңгейдегі оқушылар механикалық энергияның өзгерісін есептейді.
• Жоғары деңгейдегі оқушылар энергияның түрленуін талдап, үйкеліс болған жағдайда механикалық энергияның өзгеру себептерін түсіндіреді.

Бұл жерде барлық оқушының оқу мақсаты ортақ болып қалады, бірақ оған жету жолдары мен тапсырмалардың күрделілігі әртүрлі болады.

Мұғалім ЖИ көмегімен қосымша түсіндірулер, терминдер сөздігі, қадамдық нұсқаулықтар және өзіндік тексеруге арналған сұрақтар дайындай алады. Дегенмен тапсырмалардың оқу бағдарламасына сәйкестігін және оқушының нақты қажеттілігіне сай келуін мұғалім өзі бағалауы керек.

2.5. ЖИ көмегімен зерттеушілік және жобалық оқытуды ұйымдастыру

Жасанды интеллектінің маңызды мүмкіндіктерінің бірі – оқушыны зерттеу үдерісінің әр кезеңінде қолдау. Бұл әсіресе STEM бағытындағы жобаларда, пәнаралық тапсырмаларда және күнделікті өмірмен байланысты зерттеулерде тиімді.

Мысалы, «Мектеп ғимаратындағы жылу шығынын азайту жолдары» тақырыбында оқушылар:

1. Зерттеу мәселесін анықтайды.

2. Жылу алмасу, жылу өткізгіштік және энергия үнемдеу туралы ақпарат жинайды.

3. Терезе, есік және қабырға арқылы жылудың берілуіне әсер ететін факторларды талдайды.

4. Қауіпсіз және қолжетімді бақылау немесе модельдеу әдісін таңдайды.

5. Бақылау нәтижелерін кестеге түсіреді.

6. Энергия үнемдеуге арналған ұсыныстар әзірлейді.

ЖИ зерттеу сұрақтарын нақтылауға, деректерді кестелеуге және қорытындының құрылымын дайындауға көмектесе алады. Бірақ оқушылар нақты өлшемдер жүргізсе, оларды ойдан шығарылған сандармен алмастыруға болмайды. Ал тәжірибе жүргізу мүмкіндігі болмаған жағдайда нәтиже нақты өлшеу емес, теориялық модель немесе болжам екені анық көрсетілуі тиіс.

Осындай тапсырмалар физика білімін қоршаған ортамен байланыстырып, оқушының экологиялық жауапкершілігін және ғылыми сауаттылығын дамытады.

3. Физика сабағында қолдануға болатын практикалық үлгі

Жасанды интеллектіні сабаққа жүйелі енгізу үшін мұғалімге дайын әдістемелік алгоритм қажет. Төменде «Жылу құбылыстары» тақырыбына арналған практикалық сабақ үлгісі ұсынылады.

Сабақ тақырыбы: Әртүрлі материалдардың жылу өткізгіштігін салыстыру.

Сабақ мақсаты: Оқушылардың жылу өткізгіштік туралы түсінігін қалыптастыру, тәжірибелік деректерді салыстыру және ғылыми қорытынды жасау дағдыларын дамыту.

Қолданылатын құралдар: қауіпсіз оқу материалдары, бақылау кестесі, қажет болған жағдайда температура датчигі, компьютер немесе планшет, ЖИ құралы және виртуалды модельдеу ресурсы.

Ескерту: тәжірибеде температура, материалдың өлшемі, бастапқы жағдай және жылу көзі сияқты факторлар ескерілуі қажет. Қауіпсіздік үшін оқушыларға ашық жалынмен немесе жоғары температуралы заттармен өз бетінше жұмыс істеуге жол берілмейді. Жұмыс мектеп зертханасының ережелеріне сай ұйымдастырылады.

ЖИ-ге арналған тиімді сұраныстың үлгісі

Мұғалім тапсырманы нақты құрастыру арқылы жасанды интеллектіден сапалырақ нәтиже ала алады. Мысалы:

«8-сынып физика пәніне арналған “Жылу өткізгіштік” тақырыбы бойынша зерттеушілік сабақ жоспарын құрастыр. Сабақ мақсатына сәйкес үш деңгейлі тапсырмалар, қауіпсіз тәжірибе нұсқаулығы, бақылау кестесі, бес талдау сұрағы және бағалау критерийлерін ұсын. Оқушылардың өз болжамын тәжірибе нәтижесімен салыстыруына мүмкіндік бер. Нақты өлшеу нәтижелерін ойдан шығарма. Физикалық заңдарға қайшы келетін түсіндірмелерді қолданба».

Бұл сұраныс ЖИ-ден жай мәтін емес, мұғалімнің жұмысында қолдануға болатын құрылымды әдістемелік материал алуға бағытталған.

4. Жасанды интеллектіні қолданудағы мұғалімнің рөлі

Жасанды интеллект қаншалықты дамығанымен, ол мұғалімнің кәсіби тәжірибесін, педагогикалық интуициясын және оқушымен тікелей қарым-қатынасын толық алмастыра алмайды. Керісінше, технологияны дұрыс қолдану мұғалімнің рөлін мазмұнды әрі күрделі етеді.

Біріншіден, мұғалім ЖИ ұсынған ақпараттың ғылыми дұрыстығын тексеруі керек. Кейбір жауаптарда формулалар, өлшем бірліктері немесе физикалық түсіндірмелер қате болуы мүмкін. Сондықтан маңызды тұжырымдар оқулықтармен, сенімді ғылыми ресурстармен және тәжірибе нәтижелерімен салыстырылуы қажет.

Екіншіден, мұғалім оқушының дербес ойлауына жағдай жасауы тиіс. Егер оқушы барлық есептің жауабын ЖИ-ден алып, түсіндірмей көшірсе, технологияның білімдік тиімділігі төмендейді. Сол себепті оқушыдан шешу жолын түсіндіру, өз болжамын қорғау және нәтижені дәлелдеу талап етілуі керек.

Үшіншіден, цифрлық қауіпсіздік пен академиялық адалдық сақталуы қажет. Оқушылардың жеке деректерін, бағаларын және басқа да құпия ақпаратын рұқсатсыз сыртқы жүйелерге енгізуге болмайды. ЖИ көмегімен дайындалған материалдың қай бөлігі оқушының өз жұмысы, ал қай бөлігі цифрлық құралдың көмегімен жасалғаны тапсырма талабына сәйкес ашық көрсетілгені жөн.

Төртіншіден, жасанды интеллектіні қолдану барлық оқушыға бірдей қолжетімді бола бермейтінін ескеру қажет. Интернетке немесе құрылғыға қолжетімділік шектеулі жағдайда мұғалім балама тапсырма ұсынуы керек. Бұл цифрлық технологияның білім алудағы тең мүмкіндіктерге кедергі келтірмеуіне ықпал етеді.

5. ЖИ қолданудың тиімділігін қалай бағалауға болады?

Жасанды интеллектіні сабаққа енгізудің нәтижесін тек сабақтың қызықты өтуімен немесе оқушылардың цифрлық құралды белсенді пайдалануымен өлшеу жеткіліксіз. Оның нақты білімдік әсерін анықтау үшін оқушының түсіну деңгейі, есеп шығару сапасы, тәжірибелік дағдылары және ғылыми дәлел келтіру қабілеті бағалануы керек.

Мұғалім төмендегі көрсеткіштерді пайдалана алады.

Нақты тиімділікті анықтау үшін мұғалім ЖИ қолданылған сабаққа дейінгі және кейінгі нәтижелерді салыстыра алады. Ол үшін бастапқы және қорытынды тапсырмалардың оқу мақсаты мен күрделілік деңгейі шамалас болуы қажет.

Егер зерттеу жүргізілсе, оқушылардың нәтижелері нақты жиналып, салыстырмалы талдау жасалуы керек. Деректер жиналмай тұрып, «үлгерім артты» немесе «оқушылардың қызығушылығы айтарлықтай өсті» деген тұжырым жасау ғылыми тұрғыдан негізсіз болады.

Қорытынды

Жасанды интеллект физика пәнін оқытуға жаңа әдістемелік мүмкіндіктер әкеледі. Ол күрделі физикалық құбылыстарды түсіндіруге, виртуалды зерттеулер ұйымдастыруға, есептерді кезең-кезеңімен талдауға, оқушыларға деңгейлік тапсырмалар ұсынуға және мұғалімнің әдістемелік жұмысын жеңілдетуге көмектеседі.

Дегенмен технологияның тиімділігі оны сабақта қолдану жиілігіне емес, оқушының білімін тереңдетуге қосқан үлесіне байланысты. ЖИ дайын жауап беретін құралға айналмай, зерттеу сұрақтарын қоюға, дәлелдерді тексеруге және ғылыми қорытынды жасауға жетелегенде ғана оның педагогикалық құндылығы артады.

Сондықтан физика мұғалімінің басты міндеті – жасанды интеллектіні оқу үдерісіне мақсатты түрде енгізіп, цифрлық мүмкіндіктерді нақты тәжірибемен, ғылыми дәлдікпен және оқушының дербес ойлауымен ұштастыру. Осындай үйлесім арқылы физика сабағы формулаларды жаттауға негізделген үдерістен табиғатты түсінуге, зерттеуге және өмірлік мәселелерді шешуге бағытталған білім кеңістігіне айналады.

Пайдаланылған әдебиеттер

1. PhET Interactive Simulations. University of Colorado Boulder. – https://phet.colorado.edu/

2. UNESCO. Guidance for Generative AI in Education and Research. – Paris, 2023.

3. Қазақстан Республикасы Оқу-ағарту министрлігі. Жалпы орта білім берудің мемлекеттік жалпыға міндетті стандарты.

4. Қазақстан Республикасының «Білім туралы» Заңы. 2007 жылғы 27 шілде, № 319-III.

5. Құдайбергенова К.С. Құзырлылық табиғаты – тұлғаның өздік дамуында. – Алматы, 2006.

6. Өмірбекова Қ.Қ. және т.б. Физиканы оқыту әдістемесіне қатысты оқу-әдістемелік еңбектер.

7. Ы. Алтынсарин атындағы Ұлттық білім академиясы. Жалпы білім беретін мектептерге арналған оқу бағдарламалары мен әдістемелік ұсынымдар. – Астана.