1

Este descrisă o tehnică de creare a lucrărilor de laborator în chimie folosind laboratoare virtuale. Crearea unei lucrări de laborator virtual constă în etapele de stabilire a obiectivelor pentru munca de laborator, alegerea unui laborator virtual, identificarea capacităților unui simulator virtual, corectarea obiectivelor, determinarea sarcinilor semnificative și didactice, scrierea unui scenariu, testarea, corectarea unui scenariu, evaluarea și analizarea fiabilității procesului și a rezultatului unui experiment virtual în comparație cu elaborarea în natură instrucțiuni. Este prezentat un model al metodologiei de creare a unei lucrări de laborator virtual în chimie. S-a clarificat aparatul conceptual și terminologic din domeniul cercetării: se dau definiții ale unei lucrări de laborator virtual în chimie, unui laborator chimic virtual, unui experiment chimic virtual. Prezintă metodele de utilizare a muncii virtuale de laborator în chimie atunci când studiezi la o universitate: atunci când studiezi materiale noi, când consolidezi cunoștințe, în pregătirea pentru munca de laborator la scară largă atât în ​​clasă, cât și în extrașcolar. activitate independentă.

pregătire la chimie

laboratoare virtuale

experiment virtual

1. Belokhvostov A. A., Arshansky E. Ya. Mijloace electronice de predare a chimiei; dezvoltare si metoda de utilizare. - Minsk: Aversev, 2012. - 206 p.

2. Gavronskaya Yu. Yu., Alekseev V. V. Lucrări de laborator virtual în învățarea interactivă Chimie Fizica// Procedurile statului rus Universitatea Pedagogică lor. A.I. Herzen. - 2014. - Nr. 168. - P.79–84.

3. GOST 15971–90. Sisteme de prelucrare a informațiilor. Termeni și definiții. - În loc de GOST 15971-84; intrare. 01/01/1992. - M.: Editura de standarde, 1991. - 12 p.

4. Morozov, M. N. Dezvoltarea unui laborator chimic virtual pentru educația școlară// Tehnologii educaționale și societate. - 2004. - T 7, nr 3. - C 155-164.

5. Pak, M. S. Teoria și metodele de predare a chimiei: un manual pentru universități. - Sankt Petersburg: Editura Universității Pedagogice de Stat Ruse im. A.I. Herzen, 2015. - 306 p.

6. Standardul educațional de stat federal de înaltă învăţământul profesionalîn direcția pregătirii 050100 Învățământ pedagogic (calificare (gradul) „licență”) (aprobat prin Ordinul Ministerului Educației și Științei al Federației Ruse din 22 decembrie 2009 nr. 788) (modificat la 31 mai 2011) [Resursă electronică]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (data accesării: 03.10.15).

7. Virtual Lab / Chem Collective. Resurse online pentru predarea și învățarea chimiei [resursă electronică]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (data accesului: 03.10.15).

Laboratoarele virtuale de chimie, experimentul virtual, laboratoarele virtuale de chimie sunt o zonă promițătoare în educație chimică, atrăgând în mod firesc atenția elevilor și profesorilor. Relevanța introducerii laboratoarelor virtuale în practica educațională se datorează, în primul rând, provocărilor informaționale ale vremii, iar în al doilea rând, cerințelor de reglementare pentru organizarea educației, adică standardele educaționale. Pentru a implementa abordarea bazată pe competențe, actualele standarde educaționale de stat federale ale învățământului superior prevăd utilizarea pe scară largă în procesul educațional a formelor active și interactive de conducere a cursurilor, inclusiv simulări pe computer, în combinație cu munca extrașcolară pentru a forma și să dezvolte abilitățile profesionale ale elevilor.

În acest domeniu, din punct de vedere al prevalenței și cererii, lider este „Chimie clasele 8-11 - Laboratorul virtual” al MarSTU, destinat școlarilor și solicitanților; de asemenea bine-cunoscut interactiv munca practicași experimente în chimie VirtuLab (http://www.virtulab.net/). La nivelul învățământului superior, printre resursele în limba rusă de pe piața instrumentelor educaționale există laboratoare chimice virtuale ale ENK, dezvoltări proprii (și, de regulă, închise) ale universităților și o serie de resurse privind limbi straine. Descrierea laboratoarelor virtuale disponibile în chimie a fost dată în mod repetat, lista acestora va fi cu siguranță completată. Laboratoarele virtuale își ocupă cu încredere locul în practica predării disciplinelor chimiei și chimiei, în același timp, bazele teoretice și metodologice pentru aplicarea lor și realizarea de lucrări de laborator virtual pe baza acestora abia încep să prindă contur. Chiar și termenul de „lucrare virtuală de laborator în chimie” în sine nu a primit încă o definiție rezonabilă care să indice cu exactitate relația cu alte concepte, inclusiv conceptul de laborator virtual în predarea chimiei și un experiment chimic virtual.

Pentru clarificarea aparatului conceptual și terminologic, folosim ca punct de plecare termenul de „experiment chimic”, folosit în domeniul științific al teoriei și al metodelor de predare. Un experiment chimic este un mijloc specific de predare a chimiei, acționând ca sursă și cea mai importantă metodă cunoștințe, el îi introduce pe elevi nu numai în obiecte și fenomene, ci și în metodele științei chimice. În procesul unui experiment chimic, elevii dobândesc capacitatea de a observa, analiza, trage concluzii, manipula echipamente și reactivi. Există: demonstrație și experiment student/elev; experimente (ajută la studierea anumitor aspecte ale unui obiect chimic), muncă de laborator (un set de experimente de laborator vă permite să studiați multe aspecte ale obiectelor și proceselor chimice), exerciții practice, atelier de laborator; experiment acasă, experiment de cercetare etc. Un experiment chimic poate fi natural, mental și virtual. „Virtual” înseamnă „posibil, neavând o întruchipare fizică”; realitate virtuală - imitarea unui mediu real cu ajutorul dispozitivelor informatice; utilizate în principal în scopuri educaționale; în acest sens, un experiment virtual este uneori numit simulare sau experiment pe computer. Conform actualului GOST, „virtual” este o definiție care caracterizează un proces sau un dispozitiv dintr-un sistem de procesare a informațiilor care pare să existe cu adevărat, deoarece toate funcțiile lor sunt implementate prin alte mijloace; utilizat pe scară largă în legătură cu utilizarea telecomunicațiilor. Astfel, un experiment chimic virtual este un fel de experiment educațional în chimie; diferența sa principală față de natural este faptul că mijloacele de demonstrație sau modelare procese chimice iar fenomenul este tehnologia computerizată, la efectuarea acesteia, elevul operează cu imagini ale substanțelor și componentelor echipamentelor care reproduc aspectul și funcțiile obiectelor reale, adică folosește un laborator virtual. Înțelegem un laborator virtual în predarea chimiei ca o simulare pe computer a unui laborator chimic educațional, realizându-și funcția principală - realizarea unui experiment chimic în scop educațional. Din punct de vedere tehnic, funcționarea laboratorului virtual este asigurată de software-ul și hardware-ul tehnologiei informatice, un sistem de ipoteze justificat din punct de vedere didactic - semnificativ și metodic despre cursul procesului chimic studiat sau manifestări ale proprietăților unui obiect chimic, pe baza care dintre cele Opțiuni reacțiile laboratorului virtual la acțiunile utilizatorului. Un laborator virtual acționează ca un element al unui mediu educațional informațional de înaltă tehnologie, fiind un mijloc de creare și realizare a unui experiment virtual. Lucru de laborator virtual în chimie - un experiment chimic virtual sub forma unui set de experimente unite prin scopul comun de a studia un obiect sau proces chimic.

Luați în considerare metodologia de creare a unei lucrări de laborator virtuale în chimie (modelul acesteia este prezentat în Figura 1) folosind un exemplu specific de lucru de laborator pe tema „Soluții”.

Orez. 1. Modelul metodologiei de realizare a unei lucrări de laborator virtual în chimie

Crearea unei lucrări de laborator virtual constă în etapele de stabilire a obiectivelor muncii de laborator, alegerea unui laborator virtual, identificarea capacităților unui simulator virtual, corectarea scopurilor, determinarea sarcinilor semnificative și didactice, redactarea unui scenariu, testarea, evaluarea și analiza fiabilitatea procesului si rezultatul unui experiment virtual fata de unul natural, scenariu de corectare si intocmirea recomandarilor metodologice.

Etapa de stabilire a obiectivelor implică procesul de selectare a obiectivelor muncii planificate de laborator cu stabilirea limitelor pentru abaterile admisibile de atins. rezultat educațional mijloacele cele mai eficiente și acceptabile, ținând cont de resursele materiale, tehnice, temporare, umane, precum și personale și caracteristici de vârstă elevi. În exemplul nostru, scopul a fost de a pregăti soluții și de a studia proprietățile acestora; munca este concepută pentru extracurricular independent activități de învățare elevi. Tema soluțiilor este abordată în majoritatea cursurilor universitare de chimie, în plus, abilitățile de pregătire și lucru cu soluții sunt solicitate în viața de zi cu zi și în aproape orice activitate profesională. Prin urmare, scopul lucrării a fost de a consolida capacitatea de a calcula concentrația molară și procentuală a soluției, suma necesară substanțe și solvent pentru prepararea unei soluții de o concentrație dată; dezvoltarea algoritmului și tehnicii operațiilor de preparare a soluțiilor (cântărirea substanțelor, măsurarea volumului etc.); studiul fenomenelor care apar în timpul dizolvării - eliberarea sau absorbția de căldură, disociere, modificări ale conductivității electrice, modificări ale pH-ului mediului etc.

Etapa alegerii unui laborator virtual. Alegerea unui laborator virtual este determinată de o serie de circumstanțe: modul de acces la resursă, condițiile financiare pentru utilizarea acesteia, limbajul și complexitatea interfeței și, desigur, conținutul, adică oportunitățile. pe care acest laborator le furnizează sau nu utilizatorului pentru atingerea scopurilor lucrării de laborator planificate. Ne-am concentrat asupra laboratoarelor cu acces liber deschis, pentru care ar fi suficiente cunoștințe de calculator la nivel de utilizator, abandonând inițial laboratoarele cu un grad scăzut de interactivitate, adică permițând doar opțiuni pentru observarea pasivă a unui experiment chimic. După ce am studiat mai multe proiecte atât de plan multidisciplinar, cât și tematic, am ajuns la concluzia că niciunul dintre laboratoarele cunoscute de noi nu îndeplinește pe deplin cerințele, și anume: să permită studentului să pregătească o soluție de o anumită concentrație în funcție de cantități precalculate. a unui dizolvat și solvent, prin efectuarea operațiilor de cântărire, măsurarea volumului, dizolvarea, asigurați-vă că preparatul este corect și, de asemenea, observați procesele care însoțesc dizolvarea. Totuși, ne-am instalat pe laboratorul virtual IrYdiumChemistryLab, care are avantajul de a putea interveni în program și de a crea propriul experiment virtual.

Identificarea capabilităților simulatorului virtual al laboratorului selectat a arătat următoarele. În ceea ce privește setul de reactivi, există soluții de diferite concentrații (19 MNaOH, 15 MHClO4 și altele), apa ca solvent cel mai important, dar practic absent. solide; cu toate acestea, aplicația Authoring Tool vă permite să introduceți reactivi suplimentari în laborator folosind caracteristicile termodinamice ale substanțelor. Echipamentul include un set de ustensile de măsurare de diferite grade de precizie (cilindri, pipetă, biurete), o balanță analitică, un pH-metru, un senzor de temperatură, un element de încălzire și un applet care arată concentrația de particule într-o soluție. Capacitatea de a studia astfel de caracteristici ale soluției, cum ar fi conductivitatea electrică, vâscozitatea, tensiunea superficială nu este furnizată. Procesele din laboratorul virtual au loc într-un timp foarte scurt, ceea ce limitează studiul vitezei proceselor chimice. Pe baza capacităților simulatorului virtual, obiectivele au fost corectate, în special, a fost exclus studiul conductibilității electrice a soluțiilor, dar a fost adăugat studiul efectului temperaturii asupra solubilității substanțelor. La stabilirea obiectivelor muncii de laborator, am pornit de la rezultatele așteptate: studenții trebuie să dezvolte o abilitate practică în pregătirea soluțiilor, inclusiv stăpânirea algoritmilor operațiilor individuale, ar trebui să ajungă la concluzii despre modificarea numărului de particule dintr-o soluție. în timpul disocierii electroliților puternici și slabi, despre raportul dintre numărul de anioni și cationi în cazul dizolvării electroliților asimetrici, asupra cauzelor efectelor termice în timpul dizolvării.

Evidențiază etapa definirii obiectivelor lucrării de laborator fiind creată ca un element important în procesul de proiectare a activităților elevilor, aici este necesar să se planifice ce manipulări vor trebui să efectueze elevii în cadrul acestei lucrări de laborator și ce să observe (sarcini semnificative), și ce concluzii și pe ce bază ar trebui să vină după finalizarea acestuia (sarcini didactice), ce abilități să dobândească. De exemplu, pentru a stăpâni algoritmul acțiunilor la prepararea unui anumit volum de soluție în funcție de o probă: calculați masa unei substanțe, cântăriți-o, măsurați volumul de lichid / aduceți-l la volumul dorit; să stăpânească tehnicile de lucru cu balanțe analitice și ustensile de măsură; observați modul în care concentrațiile de particule (molecule, ioni) dintr-o soluție sunt legate în timpul dizolvării electroliților și neelectroliților, electroliților simetrici și asimetrici, electroliților puternici și slabi, trageți o concluzie despre solubilitate, efectele termice în timpul dizolvării și așa mai departe .

Următorul pas în crearea unui laborator este crearea unui scenariu, de exemplu. descriere detaliata fiecare experiment separat și determinând locul și rolul acestei experiențe în munca de laborator, ținând cont de sarcinile la care va contribui și de modul de lucru pentru atingerea obiectivelor muncii de laborator în ansamblu. În practică, pregătirea scenariului are loc concomitent cu aprobarea, adică executarea de probă a experimentelor care contribuie la perfecţionarea şi detalierea scenariului. Scenariul reflectă fiecare acțiune și reacția laboratorului virtual la aceasta. Scenariul se bazează pe sarcini precum „Pregătiți 49 g dintr-o soluție de CuSO4 0,4%” sau „Pregătiți 35 ml dintr-o soluție de CuSO4 0,1 mol/L din hidratul său cristalin (CuSO4∙5H2O)”. La elaborarea sarcinii, se ia în considerare disponibilitatea reactivilor și echipamentelor adecvate în laboratorul virtual și fezabilitatea tehnică a unei astfel de sarcini. În exemplul nostru, scenariul, pe lângă latura de calcul, a inclus și o serie de acțiuni și tehnici care simulează prepararea unei soluții într-un laborator real. De exemplu, la cântărire, substanța uscată nu trebuie așezată direct pe vasul de cântărire, ci trebuie folosit un recipient special; utilizați funcția tară; ca în realitate, substanța ar trebui adăugată la balanță în porțiuni mici, un posibil exces accidental al masei calculate va duce la faptul că operațiunea va trebui reluată. Sunt oferite alegerea sticlăriei chimice cu un volum adecvat, măsurarea precisă a volumului de lichid „de-a lungul meniscului inferior” și utilizarea altor tehnici specifice. După pregătire, aplicațiile laboratorului virtual reflectă proprietățile soluției rezultate (concentrația molară de ioni, pH), ceea ce vă permite să verificați corectitudinea sarcinii. La efectuarea unei serii de experimente, elevii vor primi date pe baza cărora pot trage concluzii despre concentrația ionilor în soluții de electroliți puternici și slabi, pH-ul soluțiilor de substanțe hidrolizabile sau dependența efectului termic al dizolvării. asupra cantității de solvent și a naturii substanței etc.

Ca exemplu, luați în considerare studiul efectelor termice în dizolvarea substanțelor. Scenariul include experimente privind dizolvarea sărurilor uscate (NaCl, KCl, NaN03, CuS04, K2Cr2O7, KCl03, Ce2(SO4)3). Schimbând temperatura soluției, elevii ar trebui să concluzioneze că atât efectele endo- și exoterme ale dizolvării sunt posibile. Formularea sarcinilor în fiecare caz poate varia și depinde de tipul de experiment - cercetare sau ilustrativ. De exemplu, vă puteți limita la concluzia despre prezența unor astfel de efecte sau puteți include în scenariu prepararea de soluții de sare cu mase diferite de substanță dizolvată cu aceeași masă de solvent (pregătiți soluții care conțin 50 g de substanță în 100). g de apă; 10 g de substanță în 100 g de apă) și invers, experimentează cu o cantitate constantă de substanță dizolvată cu o masă în schimbare a solventului; prepararea soluţiilor din sărurile anhidre şi hidraţii lor cristalini şi observarea modificărilor de temperatură în timpul dizolvării acestora. Când efectuează astfel de experimente, elevii ar trebui să răspundă la întrebările „Cum diferă schimbările de temperatură atunci când se dizolvă cantități egale de săruri anhidre și hidrații lor cristalini? De ce are loc dizolvarea sărurilor anhidre cu degajarea de mai multă căldură decât în ​​cazul hidraților cristalini? și concluzionați ce influențează semnul efectului termic al dizolvării. În funcție de scopurile și obiectivele lucrării, scenariul va cuprinde mai multe experimente sau mai multe serii de experimente, în timp ce trebuie avut în vedere că în spațiul virtual totul se face mult mai rapid decât într-un laborator real, și nu ia ca de mult timp, pe cât ar părea la prima vedere.

În procesul de aprobare, este necesar să se evalueze și să se analizeze fiabilitatea procesului și a rezultatului unui experiment virtual în comparație cu unul la scară completă, adică să se asigure că simularea și rezultatele generate de un experiment virtual. experimentul nu contrazic realitatea, adică nu vor induce în eroare utilizatorul.

Recomandările metodologice se bazează pe un scenariu compilat și testat, dar nu trebuie să uităm că sunt adresate elevilor și, pe lângă instrucțiuni și sarcini clare, trebuie să conțină o descriere a rezultatelor așteptate asociate obiectivelor stabilite, să aibă referințe la material teoretic și exemple.

Rezultatul creării unei lucrări de laborator virtual este implementarea acesteia în procesul de învățare, ceea ce duce la o creștere a calității asimilării cunoștințelor și la stăpânirea competențelor relevante. Există mai multe metode de „încorporare” a lucrărilor de laborator virtual în chimie în procesul educațional al universității. Atunci când studiem material nou pentru o mai bună înțelegere și dezvoltare, în opinia noastră, este recomandabil să se efectueze scurte lucrări de laborator virtual pentru a actualiza cunoștințele sau pentru a demonstrarea fenomenelor studiate, ceea ce creează condiții obiective pentru implementarea formelor active și interactive de învățare, ceea ce este cerut de standardul educațional actual. În acest caz, munca de laborator virtual poate înlocui experimentul demonstrativ tradițional. În plus, luăm în considerare posibilitatea utilizării lucrărilor de laborator virtual pentru a consolida cunoștințele și abilitățile atât la clasă, cât și în activități independente extrașcolare. O altă opțiune pentru utilizarea muncii de laborator virtual în procesul de predare a chimiei este pregătirea studenților pentru munca de laborator la scară largă. Efectuând o lucrare de laborator virtual compusă corect în chimie, studenții, în primul rând, își dezvoltă abilitățile de rezolvare a problemelor de calcul pe această temă, în al doilea rând, fixează algoritmul și tehnica pentru efectuarea unui experiment chimic și, în al treilea rând, învață tiparele proceselor chimice cu participare activă la proces.învăţare.

Metodologia propusă pentru crearea lucrărilor de laborator virtual în chimie echipează cadrele didactice cu instrumente bazate pe dovezi pentru desfășurarea orelor de chimie și discipline chimice într-o formă interactivă, combinată cu munca extracurriculară în scopul formării și dezvoltării abilităților profesionale ale elevilor.

Recenzători:

Rogovaya O. G., doctor în științe pediatrice, profesor, șef al departamentului de educație chimică și ecologică, Universitatea Pedagogică de Stat din Rusia, numită după A.I. Herzen, Sankt Petersburg;

Piotrovskaya K. R., doctor în științe pediatrice, profesor, profesor la Departamentul de Metode de predare a matematicii și informaticii, Universitatea Pedagogică de Stat din Rusia, numită după A.I. Herzen, Sankt Petersburg.

Link bibliografic

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. METODA DE CREARE A LUCRĂRILOR DE LABORATOR VIRTUALE ÎN CHIMIE // Probleme moderne de știință și educație. - 2015. - Nr. 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (data accesului: 01.02.2020). Vă aducem la cunoștință revistele publicate de editura „Academia de Istorie Naturală”

Educația mondială și procesul științific se schimbă atât de clar în anul trecut, dar din anumite motive vorbesc mai mult nu despre inovații inovatoare și despre oportunitățile pe care le deschid, ci despre scandaluri locale de examene. Între timp, esența procesului educațional reflectă frumos proverbul englez „Poți să conduci un cal într-un loc de adăpare, dar nu îl poți face să se îmbete.”

Educația modernă, în esență, duce o viață dublă. În viața lui oficială există un program, prescripții, examene, o luptă „fără sens și fără milă” pentru alcătuirea materiilor din cursul școlar, vectorul funcției oficiale și calitatea educației. Și în viața lui reală, de regulă, tot ceea ce este concentrat este concentrat învăţământul modern: digitalizare, eLearning, Mobile Learning, învățare prin Coursera, UoPeople și alte instituții online, seminarii web, laboratoare virtuale etc. Toate acestea nu au devenit încă parte din paradigma educațională globală general acceptată, ci la nivel local digitalizarea educației și muncă de cercetare se întâmplă deja.

Învățarea MOOC (cursuri online masive deschise, prelegeri în masă din surse deschise) este excelentă pentru transferul de idei, formule și alte cunoștințe teoretice în lecții și prelegeri. Dar pentru completitudinea dezvoltării multor discipline sunt necesare și exerciții practice - învățarea digitală a „simțit” această nevoie evolutivă și a creat o nouă „formă de viață” - laboratoare virtuale, proprii pentru învățământul școlar și universitar.

O problemă cunoscută cu eLearning este că predă în mare parte subiecte teoretice. Poate că următoarea etapă în dezvoltarea educației online va fi acoperirea domeniilor practice. Și asta se va întâmpla în două direcții: prima este delegarea contractuală a practicii fizice IIS existente(în cazul medicinei, de exemplu), iar al doilea este dezvoltarea laboratoarelor virtuale în diferite limbi.

De ce avem nevoie de laboratoare virtuale sau de laboratoare virtuale?

• Să se pregătească pentru munca reală de laborator.
• Pentru activitățile școlare, dacă nu există condiții adecvate, materiale, reactivi și echipamente.
• Pentru învățământ la distanță.
• Pentru auto-studiu discipline la vârsta adultă sau împreună cu copiii, deoarece mulți adulți, dintr-un motiv sau altul, simt nevoia să-și „amintească” ceea ce nu a fost niciodată învățat sau înțeles la școală.
• Pentru munca stiintifica.
• Pentru învăţământul superior cu o componentă practică importantă.

Varietăți de virtuallab-uri. Laboratoarele virtuale pot fi 2D sau 3D; simplu pentru elevii mai tineri și complex, practic pentru elevii de gimnaziu și liceu, elevi și profesori. Virtuallaburile lor sunt concepute pentru diferite discipline. Cel mai adesea este fizică și chimie, dar există și unele destul de originale, de exemplu, un virtuallab pentru ecologisti.

Universitățile deosebit de serioase au propriile lor laboratoare virtuale, de exemplu, Universitatea Aerospațială de Stat Samara, numită după academicianul S.P. Korolev și Institutul Max Planck pentru Istoria Științei din Berlin (Institutul Max Planck pentru Istoria Științei, MPIWG). Amintiți-vă că Max Planck este un fizician teoretician german, fondatorul fizicii cuantice. Laboratorul virtual al institutului are chiar și un site oficial. Puteți urmări prezentarea la acest link. Laboratorul virtual: instrumente pentru cercetarea istoriei experimentalizării. Laboratorul online este o platformă în care istoricii își publică și discută cercetările lor pe tema experimentării în diverse domenii ale științei (de la fizică la medicină), artă, arhitectură, media și tehnologie. De asemenea, conține ilustrații și texte despre diverse aspecte ale experimentării: instrumente, experimente, filme, fotografii ale oamenilor de știință etc. Studenții își pot crea propriul cont în acest virtuallab și pot adăuga lucrări științifice pentru discuție.

Laboratorul virtual al Institutului Max Planck pentru Istoria Științei

Portalul Virtulab

Alegerea virtulab-urilor vorbitoare de limbă rusă, din păcate, este încă mică, dar este o chestiune de timp. Răspândirea eLearning-ului în rândul elevilor și studenților, pătrunderea masivă a digitalizării în unități de învățământîntr-un fel sau altul vor crea cerere, apoi vor începe să dezvolte masiv virtulab-uri moderne frumoase în diverse discipline. Din fericire, există deja un portal specializat destul de dezvoltat dedicat laboratoarelor virtuale - Virtulab.Net. Oferă soluții destul de frumoase și acoperă patru discipline: fizică, chimie, biologie și ecologie.

Laborator virtual 3D în fizică Virtulab .Net

Practică de inginerie virtuală

Virtulab.Net nu listează încă inginerie ca una dintre specializările sale, dar raportează că virtuallaburile de fizică găzduite acolo pot fi utile în învățământul ingineresc la distanță. La urma urmei, de exemplu, pentru a construi modele matematice, o înțelegere profundă a natura fizica modelarea obiectelor. În general, virtuallaburile de inginerie au un potențial uriaș. Educația inginerească este în mare măsură orientată spre practică, dar universitățile folosesc rar astfel de laboratoare virtuale din cauza faptului că piața educației digitale în domeniul ingineriei este subdezvoltată.

Complexe educaționale orientate către probleme ale sistemului CADIS (SSAU). Universitatea Aerospațială Samara, numită după Korolev, și-a dezvoltat propriul virtuallab de inginerie pentru a consolida pregătirea specialiștilor tehnici. Centrul pentru Nou tehnologia Informatiei(TsNIT) SSAU a creat „Complexe educaționale orientate către probleme ale sistemului CADIS”. Abrevierea CADIS înseamnă „System of Complexes of Automated Didactic Tools”. Acestea sunt săli de clasă speciale în care se desfășoară ateliere de laborator virtuale despre rezistența materialelor, mecanică structurală, metode de optimizare și modelare geometrică, proiectare aeronave, știința materialelor și tratament termic și alte discipline tehnice. Unele dintre aceste ateliere sunt disponibile gratuit pe serverul SSAU. Sălile de clasă virtuale conțin descrieri ale obiectelor tehnice cu fotografii, diagrame, link-uri, desene, animații video, audio și flash cu o lupă pentru a examina micile detalii ale unității virtuale. Există, de asemenea, posibilitatea de autocontrol și antrenament. Iată care sunt complexele sistemului virtual CADIS:

• Grinda - un complex pentru analiza și construcția diagramelor de grinzi în cursul rezistenței materialelor (inginerie, construcție).
• Structură - un set de metode de proiectare a circuitelor de putere ale structurilor mecanice (inginerie, construcție).
• Optimizare - un complex pe metode de optimizare matematică (cursuri CAD în inginerie mecanică, construcții).
• Spline - un complex de metode de interpolare și aproximare în modelarea geometrică (cursuri CAD).
• I-beam - un complex pentru studierea modelelor de lucru cu puterea structurilor cu pereți subțiri (inginerie, construcții).

• Chimist - un set de complexe în chimie (pentru școli secundare, licee de specialitate, cursuri pregătitoare universități).
• Organic - complexe conform Chimie organica(pentru universități).
• Polimer - complexe în chimia compușilor macromoleculari (pentru universități).
• Molecule Constructor - Programul de simulare „Molecule Constructor”.
• Matematică - un complex de matematică elementară (pentru candidații la universitate).
• Educația fizică - un complex de sprijin cursuri teoretice in educatia fizica.
• Metalurgist - un complex pentru știința metalelor și tratament termic (pentru universități și școli tehnice).
• Zubrol - un complex pe teoria mecanismelor și a pieselor de mașini (pentru universități și școli tehnice).

Instrumente virtuale pe Zapisnyh.Narod.Ru. Site-ul Zapisnyh.Narod.Ru va fi foarte util în educația inginerească, de unde puteți descărca gratuit instrumente virtuale pe o placă de sunet, care deschid oportunități largi pentru crearea tehnologiei. Cu siguranță vor interesa profesorii și vor fi de folos la prelegeri, în munca stiintificași în ateliere de laborator la discipline naturale și tehnice. Gama de instrumente virtuale postate pe site este impresionantă:

• generator combinat LF;
• generator LF bifazat;
• înregistrator cu osciloscop;
• osciloscop;
• frecvențămetru;
• Caracterograf AF;
• tehnograf;
• metru electric;
• metru R, C, L;
• electrocardiograf acasă;
• estimator de capacitate și ESR;
• sisteme cromatografice KhromProtsessor-7-7M-8;
• un dispozitiv pentru verificarea și diagnosticarea defecțiunilor ceasurilor cu quartz etc.

Unul dintre dispozitivele virtuale de inginerie de pe site-ul Zapisnyh.Narod.Ru

Laboratoare virtuale de fizică

Virtulab ecologic pe Virtulab .Net. Laboratorul de mediu al portalului abordează atât problemele generale ale dezvoltării Pământului, cât și legile individuale.

Vizualizarea este una dintre cele mai eficiente metode de predare care ajută la înțelegerea esenței diferitelor fenomene mult mai ușoară și mai profundă.Nu fără motiv, mijloacele vizuale au fost folosite în antichitate. Vizualizarea și modelarea sunt utile în special atunci când se studiază obiecte și fenomene dinamice, care variază în timp, care pot fi dificil de înțeles prin privire la o imagine statică simplă dintr-un manual obișnuit. Lucrările de laborator și experimentele educaționale sunt nu numai utile, ci și foarte interesante - cu organizarea adecvată, desigur.

Nu toate experimentele educaționale pot sau ar trebui să fie efectuate în modul „real”. Nu este de mirare că tehnologiile de simulare pe computer au intrat rapid în acest domeniu. Acum pe piață există o serie de pachete software concepute pentru implementarea experimentelor educaționale virtuale. Această recenzie va lua în considerare o încarnare relativ nouă a unor astfel de soluții: laboratoarele virtuale online. Cu ajutorul lor, puteți efectua experimente pe computer fără a cumpăra programe suplimentare și, în orice moment convenabil, ar exista acces la Internet.

În dezvoltarea proiectelor moderne de rețea de acest fel, există acum mai multe tendințe. Prima este dispersia pe o cantitate semnificativă de resurse. Alături de proiectele mari care acumulează o cantitate semnificativă de conținut, există multe site-uri care conțin câteva laboratoare. A doua tendință este prezența atât a proiectelor multi-industriale care oferă laboratoare pentru diverse ramuri de cunoaștere, cât și a proiectelor tematice de specialitate. În sfârșit, trebuie menționat că laboratoarele dedicate științelor naturii sunt cel mai bine reprezentate online. Într-adevăr, experimentele fizice în general pot fi o întreprindere foarte costisitoare, iar un laborator de calculatoare vă permite să priviți în culisele unor procese complexe. Chimia câștigă și ea: nu este nevoie să achiziționați reactivi reali, echipamente de laborator, nu este teamă de a strica ceva în cazul unei greșeli. Câmp nu mai puțin fertil pentru virtual ateliere de laborator- biologie și ecologie. Nu este un secret pentru nimeni că un studiu detaliat al unui obiect biologic se termină adesea cu moartea acestuia. Sistemele ecologice sunt mari și complexe, astfel încât utilizarea modelelor virtuale facilitează perceperea acestora.

Revizuirea noastră include câteva dintre cele mai interesante proiecte online, atât diversificate, cât și tematice. Toate resursele web ale acestei recenzii sunt site-uri cu acces liber, deschis.

VirtuLab

Resursa VirtuLab este cea mai mare colecție de experimente virtuale pe diverse disciplinele academice. Unitatea principală a colecției este un experiment virtual. Din punct de vedere tehnic, acesta este un videoclip interactiv realizat cu Adobe Flash. Unele laboratoare sunt realizate în grafică tridimensională. Pentru a lucra cu ele, va trebui să instalați Adobe Shockwave Player cu suplimentul Havok Physics Scene. Puteți găsi acest supliment la director-online.com. Trebuie să despachetați arhiva rezultată în directorul Xtras al Adobe Shockwave Player, care se află în directorul de sistem Windows.

Resursa VirtuLab este cea mai mare colecție de online virtuale
laboratoarein rusa

Fiecare videoclip vă permite să efectuați un experiment care are un scop de învățare și o sarcină clară. Utilizatorului i se oferă toate instrumentele și obiectele necesare pentru a obține rezultatul. Sarcinile și sfaturile sunt afișate ca mesaje text. Videoclipurile VirtuLab au un puternic aspect educațional, de exemplu, dacă utilizatorul greșește, sistemul nu-l va lăsa să meargă mai departe până când eroarea este corectată.

Colecția de experimente VirtuLab este destul de vastă și variată. VirtuLab nu are propriul motor de căutare încorporat, așa că pentru a găsi experimentul dorit, trebuie doar să parcurgeți secțiunile catalogului. Arhiva este împărțită în patru blocuri principale: „Fizică”, „Chimie”, „Biologie” și „Ecologie”. În cadrul acestora există secțiuni tematice mai restrânse. În special, pentru fizică, acestea sunt secțiuni ale acestei discipline. Există experimente de familiarizare cu mecanică, efecte electrice și optice. O serie de laboratoare sunt realizate în grafică 3D, ceea ce ajută la demonstrarea unei varietăți de experimente: de la experimente cu dinamometre la refracție și alte efecte optice.

În biologie, orele au devenit baza divizării curiculumul scolar. Conținutul sarcinilor de aici poate fi foarte diferit. Deci, există sarcini pentru studierea caracteristicilor structurale ale diferitelor organisme vii (de exemplu, un designer pentru asamblarea tuturor tipurilor de organisme din „detaliile” propuse) și sarcini care simulează lucrul cu un microscop și cu preparate ale diferitelor țesuturi.

Site-ul PhET este o colecție multi-industrie de applet-uri Java,
cu care poți lucra atât online, cât și pe computerul tău local

Separat, în secțiunea Cutting Edge Research, există demonstrații dedicate celor mai mulți cercetarea modernă. Articole noi din arhivă apar în mod regulat, secțiunea New Sims le este destinată.

Fiți atenți la subsecțiunea Sims traduși. Această pagină conține o listă a tuturor limbilor în care au fost traduse laboratoarele virtuale propuse. Există și un rus printre ei - există exact cincizeci de astfel de experimente astăzi aici. Este curios că numărul demonstrațiilor în engleză, sârbă și maghiară este aproape egal. Dacă doriți, puteți participa la traducerea demonstrațiilor. Pentru aceasta, este oferită o aplicație specială PhET Translation Utility.

Ce sunt demo-urile PhET și cine poate beneficia de ele? Sunt construite pe tehnologia Java. Acest lucru vă permite să rulați experimente online, să descărcați applet-uri pe computerul dvs. local și să le încorporați ca widget-uri în alte pagini web. Toate aceste opțiuni sunt furnizate pe fiecare pagină demonstrativă PhET.

Toate experimentele PhET sunt interactive. Acestea conțin una sau mai multe sarcini, precum și un set de toate elementele necesare pentru a le rezolva. Deoarece progresul soluției, de regulă, este dezvăluit suficient de detaliat în notele text, scopul principal al demonstrațiilor este de a vizualiza și explica efectele și nu de a testa cunoștințele și abilitățile utilizatorului. Deci, una dintre demonstrațiile secțiunii chimice sugerează realizarea de molecule din atomii propuși și analizarea unei vizualizări tridimensionale a rezultatului. În secțiunea biologică există un calculator pentru echilibrul consumului de calorii al unei persoane în timpul zilei: puteți specifica tipurile și cantitățile de alimente consumate, precum și volumul exercițiu. Apoi, rămâne doar să observăm schimbările în „omulețul” experimental de la o anumită vârstă, înălțime și greutate inițială. Secțiunea de matematică se mândrește cu instrumente grafice foarte utile pentru diverse funcții, jocuri de aritmetică și alte aplicații interesante. Secțiunea de fizică oferă o gamă largă de „laboratoare” care demonstrează o varietate de fenomene - de la mișcare simplă la interacțiuni cuantice.

PhET
Nota: 4
Limbajul interfeței: engleză, există rusă
Dezvoltator: Universitatea din Colorado
Site: phet.colorado.edu

Proiectul demonstrațiilor Wolfram

O sursă foarte valoroasă de laboratoare online este Proiectul Wolfram Demonstrations, o resursă multidisciplinară. Scopul proiectului este o demonstrație vizuală a conceptelor de știință și tehnologie moderne. Wolfram pretinde a fi o singură platformă care vă permite să creați un catalog unificat de laboratoare interactive online. Acest lucru, potrivit dezvoltatorilor săi, va permite utilizatorilor să evite problemele asociate cu utilizarea resurselor de învățare eterogene și a platformelor de dezvoltare.

Catalogul Wolfram Demonstrations Project conține peste 7.000 de articole.
laboratoare virtuale

Acest site face parte dintr-un proiect mai mare Wolfram Internet. Proiectul Wolfram Demonstrations are în prezent un catalog impresionant de peste 7.000 de demonstrații interactive.

Baza tehnologică pentru crearea laboratoarelor și demonstrațiilor este pachetul Wolfram Mathematica. Pentru a vizualiza demo-urile, va trebui să descărcați și să instalați un Wolfram CDF Player special cu o dimensiune de puțin peste 150 MB.

Catalogul proiectelor constă din 11 secțiuni principale referitoare la diferite ramuri ale cunoașterii și activității umane. Există mari secțiuni fizice, chimice și matematice, precum și cele dedicate tehnologiei și ingineriei. Științele biologice sunt bine reprezentate. Nivelurile de complexitate ale modelelor, precum și nivelurile de prezentare, sunt foarte diferite. Catalogul conține demonstrații destul de complexe care vizează învățământul superior, multe laboratoare fiind dedicate ilustrării celor mai recente realizările științifice. Totodată, site-ul are și secțiuni destinate copiilor. Poate că bariera lingvistică poate deveni un anumit inconvenient: proiectul Wolfram este în prezent pur engleză. Cu toate acestea, nu există mult text în demonstrații și laboratoare, instrumentele de management sunt destul de simple și este ușor să le gestionați fără solicitări.

Nu există sarcini specifice sau control asupra implementării lor. Cu toate acestea, nu puteți numi conținutul doar prezentări sau videoclipuri. Demo-urile Wolfram au o cantitate suficientă de interactivitate. Aproape oricare dintre ele are instrumente care ajută la modificarea parametrilor obiectelor reprezentate, realizând astfel experimente virtuale asupra acestora. Acest lucru contribuie la o înțelegere mai profundă a proceselor și fenomenelor demonstrate.

Proiectul demonstrațiilor Wolfram
Nota: 4
Limbajul interfeței: Engleză
Dezvoltator: Proiectul Wolfram Demonstrations și colaboratori
Site: demonstrations.wolfram.com

Laboratorul de chimie IrYdium

Pe lângă proiectele „diversificate” din Webul modern, există multe laboratoare online specializate dedicate anumitor științe. Să începem cu The ChemCollective, un proiect dedicat studiului chimiei. Conține o mulțime de materiale tematice în limba engleză. Una dintre cele mai interesante secțiuni ale sale este propriul său laborator virtual numit IrYdium Chemistry Lab. Dispozitivul său este vizibil diferit de toate proiectele discutate mai sus. Cert este că aici nu sunt oferite experimente specifice, specifice cu sarcinile lor. În schimb, utilizatorului i se oferă libertate aproape completă de acțiune.

IrYdium Online Chemistry Lab este diferit
flexibilitate ridicată în configurare și operare

Laboratorul este realizat sub forma unui applet Java. Apropo, poate fi descărcat și rulat pe un computer local - linkul de descărcare corespunzător este plasat pe pagina principală a proiectului.

Interfața applet-ului este împărțită în mai multe zone. În mijloc se află spațiul de lucru, care afișează progresul experimentului. Coloana din dreapta este dată unui fel de „tablou de bord” - afișează informații despre reacțiile în curs: temperatură, aciditate, molaritate și alte date auxiliare. Partea stângă a applet-ului conține așa-numitul „Depozit de reactivi”. Acesta este un set de diverși reactivi virtuali, realizati sub forma unui arbore ierarhic. Aici puteți găsi acizi, baze, substanțe indicator și tot ce are nevoie un chimist experimental. Pentru a lucra cu ele, sunt oferite o selecție bună de diverse articole din sticlă de laborator, un arzător, cântare și alte echipamente. Drept urmare, utilizatorul pune la dispoziție un laborator bine echipat și cu puțin handicapat experimentare.

Deoarece nu există sarcini specifice aici, experimentele sunt efectuate într-un mod care este necesar și interesant pentru utilizator. Rămâne doar să selectați substanțele necesare, să construiți o configurație experimentală folosind echipamentul virtual propus și să începeți reacția. Este foarte convenabil ca substanța rezultată să poată fi adăugată la colecția de reactivi pentru a fi utilizate în experimentele ulterioare.

În general, s-a dovedit a fi o resursă interesantă și utilă, caracterizată printr-o flexibilitate ridicată de utilizare. Dacă luăm în considerare prezența unei traduceri aproape complete în limba rusă a programului, atunci laboratorul IrYdium Chemistry Lab poate deveni un instrument foarte util pentru stăpânirea cunoștințelor chimice de bază.

Laboratorul de chimie IrYdium
Nota: 5
Limbajul interfeței: engleză rusă
Dezvoltator: Colectivul Chem
Site: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

„Laboratorul virtual” teachmen.ru

Acesta este al doilea proiect rusesc din recenzia noastră. Această resursă se concentrează pe fenomene fizice. Scopul laboratoarelor virtuale nu se limitează la cadrul programului școlar. Experimentele online oferite în ele, dezvoltate de specialiști din Chelyabinsk universitate de stat, potrivit nu numai pentru școlari, ci și pentru elevi. Din punct de vedere tehnic, această resursă este o combinație de Flash și Java, așa că veți dori să verificați în prealabil actualizările Java Virtual Machine pe mașina dvs.

Sarcinile proiectului Virtual Lab sunt diferite
complexitate mai mare

Designul laboratoarelor de aici este schematic și strict. Parcă apar un fel de poze reînviate din manual. Acest lucru este subliniat de disponibilitatea materialelor destinate să însoțească sesiunile de instruire. Accentul principal în astfel de experimente este pus pe îndeplinirea unor sarcini specifice și testarea cunoștințelor utilizatorului.

Catalogul de proiecte include o duzină de secțiuni tematice principale - de la mecanică la fizica atomică și nucleară. Fiecare dintre ele conține până la zece laboratoare virtuale interactive corespunzătoare. În plus, sunt oferite note de curs ilustrate, unele cu propriile experimente virtuale.

Mediul de lucru al experimentatorului este reprodus aici destul de atent. Dispozitivele sunt demonstrate sub formă de diagrame, se propune construirea de grafice și alegerea răspunsurilor dintre opțiunile disponibile. Experimentele în „Virtual Lab” sunt mai dificile decât în ​​VirtuLab. Colecția resursei include experimente de fizică atomică și nucleară, fizică laser, precum și un „designer de atom”, care se oferă să asambla un atom din diverse particule elementare. Există experimente pentru a găsi și neutraliza sursa de radiații, pentru a studia proprietățile laserelor. În plus, există laboratoare „mecanice” axate în primul rând pe școlari.

Laboratoarele online în

Pe lângă resursele mari cu zeci și sute de site-uri de testare virtuale, există multe site-uri mici pe Web care oferă o serie de experimente interesante pe un subiect specific, de obicei restrâns.

Un bun punct de plecare atunci când căutați un virtual mic
laboratoarecapabil să devină un proiect Online Labs în

Într-o astfel de situație, pentru a găsi demonstrațiile necesare, cu siguranță vor fi de folos proiectele de catalog care colectează și organizează link-uri către astfel de site-uri. Un bun punct de plecare este laboratoarele online din directorul (onlinelabs.in). Această resursă colectează și organizează link-uri către proiecte care oferă experimente și laboratoare online disponibile gratuit în diverse domenii ale științei. Pentru fiecare știință există o secțiune corespunzătoare. În zona de interes a proiectului, în primul rând, fizică, chimie și biologie. Aceste secțiuni sunt cele mai mari și bine actualizate. În plus, cei dedicati anatomiei, astronomiei, geologiei și matematicii se completează treptat. Fiecare dintre secțiuni conține link-uri către resurse relevante de pe Internet cu o scurtă adnotare în limba engleză care descrie scopul unui anumit laborator.

„Laboratorul virtual” teachmen.ru
Nota: 3
Limba: Rusă
Dezvoltator: Universitatea de Stat Chelyabinsk
Site: