STEM-ЕКСПЕРИМЕНТ З МАГНІТНОЇ ЛЕВІТАЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.31110/fmo2026.v41i3-02Ключові слова:
магнітна левітація, надпровідність, ефект Мейснера, високотемпературний надпровідник, фізичний експеримент, експериментальні компетентностіАнотація
Формулювання проблеми. Явище магнітної левітації з використанням високотемпературних надпровідників (ВТНП), дозволяє інтегрувати знання з електродинаміки, фізики твердого тіла й кріогенної техніки. Проте його педагогічний потенціал як засобу формування експериментальних компетентностей студентів фізико-математичних спеціальностей залишається недостатньо реалізованим.
Метою статті є розроблення та апробація STEM-орієнтованої лабораторної роботи з фізики на основі явища магнітної левітації з об'ємними ВТНП та емпірична перевірка її впливу на формування компетентностей здобувачів освіти.
Матеріали і методи. Навчальний експеримент реалізовано у формі лабораторної роботи з дослідження магнітної левітації між постійним магнітом і ВТНП за температури рідкого азоту. У дослідженні використано теоретичні та емпіричні методи: аналіз науково-методичної літератури, узагальнення педагогічного досвіду, навчальний фізичний експеримент, спостереження за діяльністю студентів, аналіз результатів експериментальних вимірювань.
Операціоналізація експериментальних компетентностей здійснювалася за чотирма показниками: планувальна; операційно-вимірювальна; аналітична та інтерпретаційно-рефлексивна компетентність. Кожен компонент було операціоналізовано через систему індикаторів та кількісних оцінок. Дослідження виконано у форматі квазіекспериментального педагогічного дослідження з дизайном «до/після» без контрольної групи. Педагогічним впливом виступала STEM-орієнтована лабораторна робота з магнітної левітації. Структура дослідження включала етапи: вхідна діагностика рівня сформованості експериментальних компетентностей; педагогічний вплив — виконання лабораторної роботи з магнітної левітації; підсумкова діагностика за тими самими показниками.
Результати. Порівняльний аналіз результатів до і після виконання лабораторної роботи показав позитивну динаміку за всіма показниками. Частка студентів із високим та достатнім рівнем планування експерименту зросла з 35% до 68%. Рівень сформованості навичок обробки експериментальних даних підвищився з 29% до 71%. Кількість помилок під час інтерпретації результатів зменшилася на 53%.
Висновки. STEM-орієнтована лабораторна робота з магнітної левітації забезпечує статистично значуще покращення результатів навчання та розвиток усіх компонентів експериментальної діяльності.
Завантажити
Посилання
Loktiev, V. M. (2011). Lektsii z fizyky nadprovidnosti [Lectures on superconductivity physics]. Kyiv. URL: https://bitp.kiev.ua/files/doc/lectures/lecture_01.pdf (in Ukrainian)
Portillo-Blanco, A., Deprez, H., De Cock, M., Guisasola, J., & Zuza, K. (2024). A systematic literature review of integrated STEM education: Uncovering consensus and diversity in principles and characteristics. Education Sciences, 14(9), 1028. https://doi.org/10.3390/educsci14091028
Ješková, Z., Lukáč, S., Šnajder, Ľ., Guniš, J., Klein, D., & Kireš, M. (2022). Active learning in STEM education with regard to the development of inquiry skills. Education Sciences, 12(10), 686. https://doi.org/10.3390/educsci12100686
Pujol-Vázquez, G., Vargas, A. N., Mobayen, S., & Acho, L. (2021). Semi-active magnetic levitation system for education. Applied Sciences, 11(12), 5330. https://doi.org/10.3390/app11125330
Xu, Q., Lin, Y., Tan, Y., & Geng, J. (2025). Tunable superconducting magnetic levitation with self-stability. Superconductor Science and Technology, 38(12). https://doi.org/10.1088/1361-6668/ae2390
Strehlow, C. P., & Sullivan, M. C. (2009). A classroom demonstration of levitation and suspension of a superconductor over a magnetic track. American Journal of Physics, 77(9), 847–851. https://doi.org/10.1119/1.3095809
Flux pinning and quantum levitation demonstration. (n.d.). YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=xWyNPPHkBJE
Osorio, M. R., Lahera, D. E., & Suderow, H. (2012). Magnetic levitation on a type-I superconductor as a practical demonstration experiment for students. European Journal of Physics, 33(5). https://doi.org/10.1088/0143-0807/33/5/1383
Kim, C.-J. (2019). Superconductor levitation: Concepts and experiments. Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-13-6768-7
Ramli, M., Novalya, A. D., Indriyanti, N. Y., & Wichaidit, S. (2024). The validity and practical test of STEM@Home learning design to empower student’s science literacy. Jurnal Inovasi Pendidikan IPA, 10(1), 86–97. https://scholarhub.uny.ac.id/cgi/viewcontent.cgi?article=1234&context=jipi
Cohen, J. (2013). Statistical power analysis for the behavioral sciences. Routledge. https://doi.org/10.4324/9780203771587
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Категорії
Як цитувати
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Ігор Лінчевський, Віталій Пеклун
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
- Автори передають журналу право першої публікації свого рукопису на умовах ліцензії Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно використовувати (читати, копіювати і роздруковувати) представлені матеріали, здійснювати пошук та посилатись на опубліковані статті, поширювати їх повний текст з будь-якою законною некомерційною метою (у тому числі, з навчальною або науковою) та обов'язковим посиланням на авторів робіт і первинну публікацію у цьому журналі.
- Опубліковані оригінальні статті в подальшому не можуть використовуватись користувачами (окрім авторів) з комерційною метою або поширюватись сторонніми організаціями-посередниками на платній основі.
Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0)