1

Je opísaná technika tvorby laboratórnych prác v chémii pomocou virtuálnych laboratórií. Tvorba virtuálnej laboratórnej práce pozostáva z etáp stanovenia cieľov laboratórnej práce, výberu virtuálneho laboratória, identifikácie schopností virtuálneho simulátora, opravy cieľov, určovania zmysluplných a didaktických úloh, písania scenára, testovania, opravy scenára, určovania zmysluplných a didaktických úloh. hodnotenie a analyzovanie spoľahlivosti procesu a výsledku virtuálneho experimentu v porovnaní s naturáliou, návrhom usmernenia. Prezentovaný je model metodiky tvorby virtuálnej laboratórnej práce v chémii. Spresnil sa pojmový a terminologický aparát v oblasti výskumu: sú uvedené definície virtuálnej laboratórnej práce v chémii, virtuálneho chemického laboratória, virtuálneho chemického experimentu. Uvádzajú sa metódy využitia virtuálnej laboratórnej práce v chémii pri štúdiu na vysokej škole: pri štúdiu nového materiálu, pri upevňovaní vedomostí, pri príprave na plnohodnotnú laboratórnu prácu v triede aj mimo vyučovania. samostatná činnosť.

chemické školenie

virtuálne laboratóriá

virtuálny experiment

1. Belokhvostov A. A., Arshansky E. Ya. Elektronické prostriedky výučby chémie; vývoj a spôsob použitia. - Minsk: Aversev, 2012. - 206 s.

2. Gavronskaya Yu. Yu., Alekseev V. V. Virtuálna laboratórna práca v interaktívnom učení fyzikálna chémia// Konanie ruského štátu Pedagogickej univerzity ich. A.I. Herzen. - 2014. - Číslo 168. - S.79–84.

3. GOST 15971–90. Systémy spracovania informácií. Pojmy a definície. - Namiesto GOST 15971-84; vstup. 1.1.1992. - M.: Vydavateľstvo noriem, 1991. - 12 s.

4. Morozov, M. N. Vývoj virtuálneho chemického laboratória pre školské vzdelanie // Vzdelávacie technológie a spoločnosti. - 2004. - T 7, č. 3. - C 155-164.

5. Pak, M. S. Teória a metódy vyučovania chémie: učebnica pre vysoké školy. - Petrohrad: Vydavateľstvo Ruskej štátnej pedagogickej univerzity im. A.I. Herzen, 2015. - 306 s.

6. Federálny štátny vzdelávací štandard vyššej odborné vzdelanie v smere prípravy 050100 Vzdelávanie učiteľov(kvalifikácia (titul) "bakalár") (schválená vyhláškou Ministerstva školstva a vedy Ruskej federácie z 22. decembra 2009 č. 788) (v znení z 31. mája 2011) [Elektronický zdroj]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (dátum prístupu: 3.10.15).

7. Virtuálne laboratórium / chemický kolektív. Online zdroje pre výučbu a učenie sa chémie [Elektronický zdroj]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (dátum prístupu: 03.10.15).

Virtuálne chemické laboratóriá, virtuálny experiment, virtuálne chemické laboratóriá sú sľubnou oblasťou chemické vzdelanie, prirodzene priťahuje pozornosť študentov a učiteľov. Relevantnosť zavádzania virtuálnych laboratórií do vzdelávacej praxe je spôsobená jednak informačnými výzvami doby a jednak regulačnými požiadavkami na organizáciu vzdelávania, teda vzdelávacími štandardmi. Súčasné federálne štátne vzdelávacie štandardy vyššie vzdelanie za účelom implementácie kompetenčného prístupu zabezpečujú vo výchovno-vzdelávacom procese široké využitie aktívnych a interaktívnych foriem vedenia vyučovania vrátane počítačových simulácií v kombinácii s mimoškolskou prácou s cieľom formovania a rozvoja odborných zručností žiakov.

V tejto oblasti z hľadiska rozšírenosti a dopytu je lídrom „Chémia ročníkov 8-11 - Virtuálne laboratórium“ MarSTU, určené pre školákov a uchádzačov; aj známy interaktívny praktická práca a experimenty v chémii VirtuLab (http://www.virtulab.net/). Na úrovni vysokoškolského vzdelávania sú medzi zdrojmi v ruskom jazyku na trhu vzdelávacích nástrojov virtuálne chemické laboratóriá ENK, vlastný (a spravidla uzavretý) rozvoj univerzít a množstvo zdrojov na cudzie jazyky. Popis dostupných virtuálnych laboratórií v chémii bol uvedený opakovane, ich zoznam bude určite doplnený. Virtuálne laboratóriá suverénne zaujímajú svoje miesto v praxi výučby chémie a chemických disciplín, zároveň sa len začínajú formovať teoretické a metodologické základy pre ich aplikáciu a tvorbu virtuálnych laboratórnych prác na nich založených. Ani samotný pojem „virtuálna laboratórna práca v chémii“ zatiaľ nedostal rozumnú definíciu, ktorá by presne naznačovala príbuznosť s inými pojmami, vrátane pojmu virtuálne laboratórium vo vyučovaní chémie a virtuálny chemický experiment.

Na objasnenie pojmového a terminologického aparátu vychádzame z pojmu „chemický experiment“, zaužívaného vo vednej oblasti teórie a vyučovacích metód. Chemický experiment je špecifickým prostriedkom výučby chémie, ktorý pôsobí ako zdroj a najdôležitejšia metóda vedomostí, zoznamuje žiakov nielen s predmetmi a javmi, ale aj s metódami chemickej vedy. V procese chemického experimentu študenti získavajú schopnosť pozorovať, analyzovať, vyvodzovať závery, manipulovať s vybavením a činidlami. Sú to: demonštrácia a študentský/žiacky experiment; experimenty (pomoc pri štúdiu určitých aspektov chemického objektu), laboratórne práce (súbor laboratórnych experimentov umožňuje študovať mnohé aspekty chemických objektov a procesov), praktické cvičenia, laboratórny workshop; domáci experiment, výskumný experiment atď. Chemický experiment môže byť prirodzený, mentálny a virtuálny. "Virtuálny" znamená "možný, ktorý nemá fyzické stelesnenie"; virtuálna realita - napodobňovanie reálneho prostredia pomocou počítačových zariadení; používané predovšetkým na vzdelávacie účely; v tejto súvislosti sa virtuálny experiment niekedy nazýva simulačný alebo počítačový experiment. Podľa súčasnej GOST je „virtuálny“ definícia, ktorá charakterizuje proces alebo zariadenie v systéme spracovania informácií, ktorý sa zdá, že skutočne existuje, pretože všetky ich funkcie sú implementované nejakými inými prostriedkami; široko používané v súvislosti s používaním telekomunikácií. Virtuálny chemický experiment je teda akýmsi vzdelávacím experimentom v chémii; jeho hlavným rozdielom od prirodzeného je skutočnosť, že prostriedkom demonštrácie alebo modelovania chemické procesy a javov je výpočtová technika, pri ktorej žiak pracuje s obrazmi látok a súčiastok zariadení, ktoré reprodukujú vzhľad a funkcie skutočných predmetov, teda využíva virtuálne laboratórium. Virtuálne laboratórium vo výučbe chémie chápeme ako počítačovú simuláciu edukačného chemického laboratória, realizujúceho jeho hlavnú funkciu – realizáciu chemického experimentu pre vzdelávacie účely. Technicky je fungovanie virtuálneho laboratória zabezpečené softvérom a hardvérom výpočtovej techniky, didakticky - zmysluplne a metodicky zdôvodneným systémom predpokladov o priebehu skúmaného chemického procesu alebo prejavoch vlastností chemického objektu, na základe tzv. ktorý z nich možnosti reakcie virtuálneho laboratória na akcie používateľa. Virtuálne laboratórium pôsobí ako prvok high-tech informačného vzdelávacieho prostredia, pričom je prostriedkom na vytváranie a vykonávanie virtuálneho experimentu. Virtuálna laboratórna práca v chémii - virtuálny chemický experiment vo forme súboru experimentov spojených spoločným cieľom študovať chemický objekt alebo proces.

Zvážte metodiku vytvárania virtuálnej laboratórnej práce v chémii (jej model je znázornený na obrázku 1) na konkrétnom príklade laboratórnej práce na tému „Riešenia“.

Ryža. 1. Model metodiky tvorby virtuálnej laboratórnej práce z chémie

Tvorba virtuálnej laboratórnej práce pozostáva z etáp stanovenia cieľov laboratórnej práce, výberu virtuálneho laboratória, identifikácie schopností virtuálneho simulátora, opravy cieľov, stanovenia zmysluplných a didaktických úloh, zostavenia scenára, testovania, hodnotenia a analýzy spoľahlivosť procesu a výsledok virtuálneho experimentu v porovnaní s prirodzeným, scenár korekcie a vypracovanie metodických odporúčaní.

Etapa stanovenia cieľov zahŕňa proces výberu cieľov plánovanej laboratórnej práce so stanovením limitov pre prípustné odchýlky na dosiahnutie vzdelávací výsledok najúčinnejším a najprijateľnejším prostriedkom s prihliadnutím na materiálne, technické, dočasné, ľudské zdroje, ako aj osobné a vekové vlastnostištudentov. V našom príklade bolo cieľom pripraviť roztoky a študovať ich vlastnosti; práca je určená pre samostatnú mimoškolskú vzdelávacie aktivityštudentov. Téma riešenia je pokrytá vo väčšine vysokoškolských kurzov chémie, navyše zručnosti prípravy a práce s riešeniami sú žiadané v každodennom živote a takmer v každom odborná činnosť. Účelom práce preto bolo upevniť schopnosť vypočítať molárnu a percentuálnu koncentráciu roztoku, požadované množstvo látky a rozpúšťadlo na prípravu roztoku danej koncentrácie; vývoj algoritmu a techniky operácií na prípravu roztokov (váženie látok, meranie objemu atď.); štúdium javov, ktoré sa vyskytujú pri rozpúšťaní - uvoľňovanie alebo absorpcia tepla, disociácia, zmeny elektrickej vodivosti, zmeny pH média atď.

Fáza výberu virtuálneho laboratória. Výber virtuálneho laboratória je spôsobený viacerými okolnosťami: spôsobom prístupu k zdroju, finančnými podmienkami na jeho použitie, jazykom a zložitosťou rozhrania a, samozrejme, obsahom, teda možnosťami, ktoré toto laboratórium poskytuje alebo neposkytuje užívateľovi na dosiahnutie cieľov plánovanej laboratórnej práce. Zamerali sme sa na laboratóriá s otvoreným voľným prístupom, ktorým by stačila počítačová znalosť na užívateľskej úrovni, pričom sme spočiatku upustili od laboratórií s nízkou mierou interaktivity, teda umožňujúcich len pasívne pozorovanie chemického experimentu. Po preštudovaní viacerých projektov multidisciplinárneho aj tematického plánu sme dospeli k záveru, že žiadne z nám známych laboratórií plne nespĺňa požiadavky, a to: umožniť študentovi pripraviť roztok danej koncentrácie podľa vopred vypočítaných množstiev rozpustenej látky a rozpúšťadla, vykonaním operácií váženia, meraním objemu, rozpustením, uistite sa, že príprava je správna, a tiež sledujte procesy, ktoré rozpúšťanie sprevádzajú. My sme sa však rozhodli pre virtuálne laboratórium IrYdiumChemistryLab, ktorého výhodou je možnosť zasahovať do programu a navrhnúť si vlastný virtuálny experiment.

Identifikácia schopností virtuálneho simulátora vybraného laboratória ukázala nasledovné. Čo sa týka súboru činidiel, existujú roztoky rôznych koncentrácií (19 MNaOH, 15 MHClO4 a iné), voda ako najdôležitejšie rozpúšťadlo, ale prakticky chýbajúce pevné látky; aplikácia Authoring Tool vám však umožňuje zaviesť do laboratória ďalšie reagencie pomocou termodynamických charakteristík látok. Zariadenie obsahuje sadu meracieho náčinia rôzneho stupňa presnosti (valce, pipety, byrety), analytické váhy, pH meter, teplotný senzor, vykurovacie teleso a applet zobrazujúci koncentráciu častíc v roztoku. Schopnosť študovať také charakteristiky roztoku, ako je elektrická vodivosť, viskozita, povrchové napätie, nie je poskytnutá. Procesy vo virtuálnom laboratóriu prebiehajú vo veľmi krátkom čase, čo obmedzuje štúdium rýchlosti chemických procesov. Na základe možností virtuálneho simulátora boli ciele opravené, najmä bolo vylúčené štúdium elektrickej vodivosti roztokov, ale pribudlo štúdium vplyvu teploty na rozpustnosť látok. Pri stanovení cieľov laboratórnej práce sme vychádzali z očakávaných výsledkov: študenti by si mali osvojiť praktickú zručnosť pri príprave riešení vrátane zvládnutia algoritmov jednotlivých operácií, mali by dospieť k záverom o zmene počtu častíc v roztoku pri disociácii silných a slabých elektrolytov, o pomere počtu aniónov a katiónov v prípade rozpúšťania asymetrických elektrolytov, o príčinách tepelných účinkov pri rozpúšťaní.

Etapu definovania úloh vytvorenej laboratórnej práce vyčleňujeme ako dôležitý prvok proces navrhovania aktivít žiakov, tu je potrebné naplánovať, aké manipulácie budú musieť žiaci v rámci tejto laboratórnej práce vykonávať a čo sledovať (obsahové úlohy), a aké závery a na základe čoho by mali dospieť. jeho absolvovanie (didaktické úlohy), aké zručnosti získať . Napríklad na zvládnutie algoritmu akcií pri príprave daného objemu roztoku podľa vzorky: vypočítajte hmotnosť látky, odvážte ju, zmerajte objem kvapaliny / priveďte ju na požadovaný objem; osvojiť si techniky práce s analytickými váhami a meracím náradím; pozorovať, ako súvisia koncentrácie častíc (molekúl, iónov) v roztoku pri rozpúšťaní elektrolytov a neelektrolytov, symetrických a asymetrických elektrolytov, silných a slabých elektrolytov, vyvodiť záver o rozpustnosti, tepelných účinkoch pri rozpúšťaní a pod. .

Ďalším krokom pri vytváraní laboratória je vytvorenie scenára, t.j. Detailný popis každý experiment samostatne a určenie miesta a úlohy tejto skúsenosti v laboratórnej práci, berúc do úvahy, k akým úlohám prispeje, a ako sa dopracovať k dosiahnutiu cieľov laboratórnej práce ako celku. V praxi príprava scenára prebieha súčasne s aprobáciou, teda skúšobným vykonávaním experimentov, ktoré prispievajú k spresneniu a spresneniu scenára. Scenár odráža každú akciu a reakciu virtuálneho laboratória na ňu. Scenár je založený na úlohách ako „Pripravte 49 g 0,4 % roztoku CuSO4“ alebo „Pripravte 35 ml 0,1 mol/l roztoku CuSO4 z jeho kryštalického hydrátu (CuSO4∙5H2O)“. Pri zostavovaní zadania sa berie do úvahy dostupnosť vhodných činidiel a zariadení vo virtuálnom laboratóriu a technická realizovateľnosť takéhoto zadania. V našom príklade scenár okrem výpočtovej stránky obsahoval aj množstvo akcií a techník, ktoré simulujú prípravu roztoku v reálnom laboratóriu. Napríklad pri vážení sa sušina nesmie klásť priamo na misku na váženie, ale treba použiť špeciálnu nádobu; použite funkciu tarovania; keďže v skutočnosti by sa látka mala pridávať do zostatku v malých častiach, možný náhodný prebytok vypočítanej hmotnosti povedie k tomu, že bude potrebné znova spustiť operáciu. Poskytuje sa výber chemického skla vhodného objemu, presné meranie objemu kvapaliny "pozdĺž spodného menisku" a použitie iných špecifických techník. Po príprave applety virtuálneho laboratória odrážajú vlastnosti výsledného roztoku (molárna koncentrácia iónov, pH), čo umožňuje skontrolovať správnosť úlohy. Pri realizácii série pokusov žiaci získajú údaje, na základe ktorých môžu vyvodiť závery o koncentrácii iónov v roztokoch silných a slabých elektrolytov, pH roztokov hydrolyzovateľných látok, či závislosti tepelného účinku rozpúšťania. o množstve rozpúšťadla a povahe látky atď.

Ako príklad uvažujme štúdium tepelných účinkov pri rozpúšťaní látok. Scenár zahŕňa experimenty s rozpúšťaním suchých solí (NaCl, KCl, NaNO 3, CuSO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ce 2 (SO 4) 3). Zmenou teploty roztoku by študenti mali dospieť k záveru, že sú možné endo- aj exotermické účinky rozpúšťania. Znenie úloh sa v jednotlivých prípadoch môže líšiť a závisí od typu experimentu – výskumného alebo názorného. Môžete sa napríklad obmedziť na záver o prítomnosti takýchto účinkov alebo zahrnúť do scenára prípravu soľných roztokov s rôznymi hmotnosťami rozpustenej látky s rovnakou hmotnosťou rozpúšťadla (pripravte roztoky obsahujúce 50 g látky v 100 g vody, 10 g látky v 100 g vody) a naopak, experimenty s konštantným množstvom rozpustenej látky s meniacou sa hmotnosťou rozpúšťadla; príprava roztokov z bezvodých solí a ich kryštalických hydrátov a pozorovanie teplotných zmien pri ich rozpúšťaní. Pri vykonávaní takýchto experimentov by študenti mali odpovedať na otázky „Ako sa líšia zmeny teploty pri rozpúšťaní rovnakých množstiev bezvodých solí a ich kryštalických hydrátov? Prečo dochádza k rozpúšťaniu bezvodých solí pri uvoľnení väčšieho množstva tepla ako v prípade kryštalických hydrátov? a vyvodiť záver o tom, čo ovplyvňuje znak tepelného účinku rozpúšťania. V závislosti od cieľov a zámerov práce bude scenár obsahovať niekoľko experimentov alebo niekoľko sérií experimentov, pričom treba mať na pamäti, že vo virtuálnom priestore sa všetko robí oveľa rýchlejšie ako v reálnom laboratóriu a neberie to ako veľa času, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať.

V procese schvaľovania je potrebné vyhodnotiť a analyzovať spoľahlivosť procesu a výsledku virtuálneho experimentu v porovnaní s plnohodnotným, teda uistiť sa, že simulácia a generované výsledky virtuálneho experimentu experiment neodporujú realite, to znamená, že nebudú zavádzať používateľa.

Metodické odporúčania vychádzajú zo zostaveného a odskúšaného scenára, netreba však zabúdať, že sú určené žiakom a okrem jasných pokynov a úloh by mali obsahovať popis očakávaných výsledkov spojených so stanovenými cieľmi, mať odkazy na teoretický materiál a príklady.

Výsledkom vytvorenia virtuálnej laboratórnej práce je jej implementácia do učebného procesu, vedúca k zvýšeniu kvality získavania vedomostí a osvojenia si príslušných kompetencií. Metód, ako „zakotviť“ virtuálne laboratórne práce z chémie do vzdelávacieho procesu univerzity, je viacero.Pri štúdiu nového materiálu pre jeho lepšie pochopenie a rozvoj je podľa nášho názoru vhodné vykonať krátke virtuálne laboratórne práce na aktualizáciu poznatkov, resp. demonštrovať skúmané javy, čím sa vytvárajú objektívne podmienky na realizáciu aktívnych a interaktívnych foriem učenia, ktoré vyžaduje súčasný vzdelávací štandard. AT tento prípad virtuálna laboratórna práca môže nahradiť tradičný demonštračný experiment. Okrem toho zvažujeme možnosť využitia virtuálnej laboratórnej práce na upevňovanie vedomostí a zručností tak v triede, ako aj v mimoškolskej samostatnej činnosti. Ďalšou možnosťou využitia virtuálnej laboratórnej práce v procese výučby chémie je príprava študentov na plnohodnotnú laboratórnu prácu. Vykonaním správne zostavenej virtuálnej laboratórnej práce v chémii si študenti po prvé vypracujú zručnosti pri riešení výpočtových problémov na túto tému, po druhé opravia algoritmus a techniku ​​na vykonávanie chemického experimentu a po tretie sa naučia vzorce chemických procesov. s aktívnou účasťou na procese.učenie.

Navrhovaná metodika tvorby virtuálnych laboratórnych prác v chémii vybavuje učiteľov dôkazmi založenými nástrojmi na vedenie vyučovania chémie a chemických disciplín interaktívnou formou v kombinácii s mimoškolskou prácou s cieľom formovať a rozvíjať odborné zručnosti žiakov.

Recenzenti:

Rogovaya O. G., doktor pediatrických vied, profesor, vedúci Katedry chemickej a ekologickej výchovy Ruskej štátnej pedagogickej univerzity pomenovanej po A.I. Herzen, Petrohrad;

Piotrovskaya K. R., doktor pediatrických vied, profesor, profesor Katedry metód vyučovania matematiky a informatiky, Ruská štátna pedagogická univerzita pomenovaná po A.I. Herzen, Petrohrad.

Bibliografický odkaz

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. METÓDA TVORBY VIRTUÁLNYCH LABORATÓRNYCH PRÁC V CHÉMII // Súčasné problémy veda a vzdelanie. - 2015. - č. 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (dátum prístupu: 01.02.2020). Dávame do pozornosti časopisy vydávané vydavateľstvom "Academy of Natural History"

Svetové vzdelávanie a vedecký proces zmeniť tak jasne posledné roky, no z nejakého dôvodu viac nehovoria o prelomových inováciách a príležitostiach, ktoré otvárajú, ale o miestnych škandáloch so skúškami. Medzitým podstata vzdelávacieho procesu krásne odráža anglické príslovie „Môžeš doviesť koňa na napájadlo, ale nemôžeš ho opiť“.

Moderné školstvo v podstate žije dvojakým životom. V jeho úradnom živote prebieha program, recepty, skúšky, „nezmyselný a nemilosrdný“ boj o skladbu predmetov v školskom kurze, vektor úradníckeho postavenia a kvalitu vzdelania. A v jeho skutočný život, spravidla všetko, čo predstavuje moderné vzdelávanie: digitalizácia, eLearning, Mobile Learning, vzdelávanie prostredníctvom Coursera, UoPeople a iných online inštitúcií, webináre, virtuálne laboratóriá atď.. To všetko sa ešte nestalo súčasťou všeobecne akceptovanej globálnej vzdelávacej paradigmy, ale lokálne digitalizácia vzdelávania a výskumná práca sa už deje.

MOOC-learning (Massive Open Online Courses, hromadné prednášky z otvorených zdrojov) je skvelý na prenášanie myšlienok, vzorcov a iných teoretických vedomostí na hodinách a prednáškach. Ale pre úplnosť rozvoja mnohých disciplín sú potrebné aj praktické cvičenia – digitálne učenie „pocítilo“ túto evolučnú potrebu a vytvorilo novú „formu života“ – virtuálne laboratóriá, vlastné pre školské a vysokoškolské vzdelávanie.

Známym problémom eLearningu je, že sa v ňom vyučujú prevažne teoretické predmety. Možno ďalšou etapou rozvoja online vzdelávania bude pokrytie praktických oblastí. A to sa bude diať v dvoch smeroch: prvým je zmluvné delegovanie praxe fyzicky existujúce VŠ(napríklad v prípade medicíny) a druhým je rozvoj virtuálnych laboratórií v rôznych jazykoch.

Prečo potrebujeme virtuálne laboratóriá alebo virtulaby?

• Pripraviť sa na skutočnú laboratórnu prácu.
• Pre školské aktivity, ak nie sú vhodné podmienky, materiály, činidlá a vybavenie.
• Pre diaľkové štúdium.
• Pre samoštúdium disciplíny v dospelosti alebo spolu s deťmi, pretože mnohí dospelí z jedného alebo druhého dôvodu cítia potrebu „zapamätať si“ to, čo sa v škole nikdy nenaučili alebo nepochopili.
• Pre vedeckú prácu.
• Pre vysokoškolské vzdelanie s dôležitou praktickou zložkou.

Odrody virtulabov. Virtuálne laboratóriá môžu byť 2D alebo 3D; jednoduché pre mladších študentov a zložité, praktické pre študentov stredných a vysokých škôl, študentov a učiteľov. Ich virtulabs sú určené pre rôzne disciplíny. Najčastejšie ide o fyziku a chémiu, no nájdu sa aj celkom originálne, napríklad virtulab pre ekológov.

Obzvlášť seriózne univerzity majú svoje vlastné virtuálne laboratóriá, napríklad Štátna letecká univerzita v Samare pomenovaná po akademikovi S. P. Korolevovi a Inštitút Maxa Plancka pre dejiny vedy v Berlíne (Inštitút Maxa Plancka pre dejiny vedy, MPIWG). Pripomeňme, že Max Planck je nemecký teoretický fyzik, zakladateľ kvantovej fyziky. Virtuálne laboratórium ústavu má dokonca oficiálnu webovú stránku. Prezentáciu si môžete pozrieť na tomto odkaze. Virtuálne laboratórium: Nástroje pre výskum histórie experimentovania. Online laboratórium je platformou, kde historici publikujú a diskutujú o svojom výskume na tému experimentovania v rôznych oblastiach vedy (od fyziky po medicínu), umenia, architektúry, médií a techniky. Obsahuje tiež ilustrácie a texty o rôznych aspektoch experimentovania: nástroje, experimenty, filmy, fotografie vedcov atď. Študenti si môžu vytvoriť svoj vlastný účet v tomto virtuálnom laboratóriu a pridávať vedecké články na diskusiu.

Virtuálne laboratórium Inštitútu Maxa Plancka pre dejiny vedy

Portál Virtulab

Výber rusky hovoriacich virtulabov je, žiaľ, stále malý, ale je to otázka času. Šírenie eLearningu medzi žiakmi a študentmi, masívny prienik digitalizácie do vzdelávacích zariadení tak či onak vytvoria dopyt, potom začnú masívne rozvíjať krásne moderné virtulaby v rôznych disciplínach. Našťastie už existuje pomerne rozvinutý špecializovaný portál venovaný virtuálnym laboratóriám - Virtulab.Net. Ponúka pomerne pekné riešenia a pokrýva štyri disciplíny: fyziku, chémiu, biológiu a ekológiu.

Virtuálne laboratórium 3D vo fyzike Virtulab .Net

Virtuálna inžinierska prax

Virtulab.Net zatiaľ neuvádza inžinierstvo ako jednu zo svojich špecializácií, ale uvádza, že virtuálne laboratóriá fyziky, ktoré tam hosťujú, môžu byť užitočné pri dištančnom inžinierskom vzdelávaní. Veď napríklad stavať matematických modelov je potrebné hlboké pochopenie fyzickej povahy modelovanie predmetov. Vo všeobecnosti majú inžinierske virtulaby obrovský potenciál. Inžinierske vzdelávanie je do značnej miery orientované na prax, ale univerzity takéto virtuálne laboratóriá využívajú len zriedka, pretože trh s digitálnym vzdelávaním v inžinierskej oblasti je nedostatočne rozvinutý.

Problémovo orientované vzdelávacie komplexy systému CADIS (SSAU). Samara Aerospace University pomenovaná po Korolevovi vyvinula vlastný inžiniersky virtulab na posilnenie prípravy technických špecialistov. Centrum pre nové informačných technológií(TsNIT) SSAU vytvorila „Problémovo orientované vzdelávacie komplexy systému CADIS“. Skratka CADIS znamená „Systém komplexov automatizovaných didaktických nástrojov“. Ide o špeciálne učebne, kde sa konajú virtuálne laboratórne workshopy o sile materiálov, stavebnej mechanike, optimalizačných metódach a geometrickom modelovaní, konštruovaní lietadiel, náuke o materiáloch a tepelnom spracovaní a iných technických disciplínach. Niektoré z týchto workshopov sú voľne dostupné na serveri SSAU. Virtuálne učebne obsahujú popisy technických objektov s fotografiami, schémami, odkazmi, nákresmi, videom, zvukom a flash animáciami s lupou na zobrazenie malých detailov virtuálnej jednotky. Nechýba ani možnosť sebakontroly a tréningu. Tu sú komplexy virtuálneho systému CADIS:

• Nosník - komplex na analýzu a konštrukciu diagramov nosníkov v priebehu pevnosti materiálov (strojárstvo, konštrukcia).
• Štruktúra - súbor metód navrhovania silových obvodov mechanických konštrukcií (inžinierske, konštrukčné).
• Optimalizácia - komplex matematických optimalizačných metód (CAD kurzy v strojárstve, stavebníctve).
• Spline - komplex interpolačných a aproximačných metód v geometrickom modelovaní (CAD kurzy).
• I-lúč - komplex na štúdium vzorcov silovej práce tenkostenných konštrukcií (inžinierstvo, stavebníctvo).

• Chemik - súbor komplexov v chémii (napr stredná škola, profilové lýceá, prípravné kurzy univerzity).
• Organické - komplexy podľa organická chémia(pre univerzity).
• Polymér - komplexy v chémii makromolekulových zlúčenín (pre univerzity).
• Molecule Constructor - Simulátorový program "Molecule Constructor".
• Matematika - komplex elementárnej matematiky (pre uchádzačov o VŠ).
• Telesná výchova - komplex na podporu teoretické kurzy v telesnej výchove.
• Hutník - komplex pre vedu o kovoch a tepelné spracovanie (pre univerzity a technické školy).
• Zubrol - komplex o teórii mechanizmov a častí strojov (pre univerzity a technické školy).

Virtuálne nástroje na Zapisnyh.Narod.Ru. Stránka Zapisnyh.Narod.Ru bude veľmi užitočná v inžinierskom vzdelávaní, kde si môžete zadarmo stiahnuť virtuálne nástroje na zvukovej karte, ktoré otvárajú široké možnosti na vytváranie technológií. Určite zaujmú učiteľov a budú užitočné na prednáškach, v vedecká práca a v laboratórnych dielňach v prírodných a technických disciplínach. Rozsah virtuálnych nástrojov zverejnených na stránke je pôsobivý:

• kombinovaný LF generátor;
• dvojfázový generátor LF;
• osciloskopový záznamník;
• osciloskop;
• merač frekvencie;
• AF charakterograf;
• technograf;
• elektromer;
• meter R, C, L;
• domáci elektrokardiograf;
• odhad kapacity a ESR;
• chromatografické systémy ChromProcessor-7-7M-8;
• prístroj na kontrolu a diagnostiku porúch quartz hodiniek a pod.

Jedno z virtuálnych inžinierskych zariadení zo stránky Zapisnyh.Narod.Ru

Virtuálne laboratóriá fyziky

Ekologický virtulab na Virtulab .Net. Environmentálne laboratórium portálu rieši tak všeobecné otázky vývoja Zeme, ako aj jednotlivé zákony.

Vizualizácia je jednou z najefektívnejších vyučovacích metód, ktorá pomáha oveľa jednoduchšie a hlbšie pochopiť podstatu rôznych javov.Nie nadarmo sa v staroveku používali názorné pomôcky. Vizualizácia a modelovanie sú užitočné najmä pri štúdiu dynamických, časovo premenných objektov a javov, ktoré môžu byť ťažko pochopiteľné pri pohľade na jednoduchý statický obrázok v bežnej učebnici. Laboratórne práce a edukačné pokusy sú nielen užitočné, ale aj veľmi zaujímavé – samozrejme s príslušnou organizáciou.

Nie všetky vzdelávacie experimenty môžu alebo by sa mali vykonávať v „reálnom“ režime. Nie je prekvapujúce, že technológie počítačovej simulácie rýchlo vstúpili do tejto oblasti. V súčasnosti je na trhu množstvo softvérových balíkov určených na realizáciu virtuálnych vzdelávacích experimentov. Tento prehľad sa bude zaoberať relatívne novou inkarnáciou takýchto riešení: virtuálnymi online laboratóriami. S ich pomocou môžete vykonávať počítačové experimenty bez zakúpenia ďalších programov a v akomkoľvek vhodnom čase by bol prístup na internet.

Vo vývoji moderných sieťových projektov tohto druhu je teraz niekoľko trendov. Prvým je rozptýlenie veľkého množstva zdrojov. Spolu s veľkými projektmi, ktoré akumulujú značné množstvo obsahu, existuje veľa stránok, ktoré obsahujú niekoľko laboratórií. Druhým trendom je prítomnosť tak multiodvetvových projektov, ktoré ponúkajú laboratóriá pre rôzne odvetvia poznania, ako aj tematických špecializovaných projektov. Na záver treba poznamenať, že laboratóriá venované prírodným vedám sú najlepšie zastúpené online. Fyzikálne experimenty môžu byť vo všeobecnosti veľmi nákladným podnikom a počítačové laboratórium vám umožňuje nahliadnuť do zákulisia zložitých procesov. Chémia tiež vyhráva: nie je potrebné kupovať skutočné reagencie, laboratórne vybavenie, nemusíte sa báť, že v prípade chyby niečo pokazíte. Nemenej úrodné pole pre virtuálne laboratórne dielne- biológia a ekológia. Nie je žiadnym tajomstvom, že podrobné štúdium biologického objektu často končí jeho smrťou. Ekologické systémy sú veľké a zložité, takže používanie virtuálnych modelov uľahčuje ich vnímanie.

Naša recenzia obsahuje niekoľko najzaujímavejších online projektov, diverzifikovaných aj tematických. Všetky webové zdroje tejto recenzie sú stránky s otvoreným a bezplatným prístupom.

VirtuLab

Zdroj VirtuLab je najväčšia zbierka virtuálnych experimentov na rôznych akademických disciplín. Hlavnou jednotkou kolekcie je virtuálny experiment. Z technického hľadiska ide o interaktívne video vyrobené s Adobe Flash. Niektoré laboratóriá sú vyrobené v trojrozmernej grafike. Aby ste s nimi mohli pracovať, budete si musieť nainštalovať Adobe Shockwave Player s doplnkom Havok Physics Scene. Tento doplnok nájdete na director-online.com. Výsledný archív musíte rozbaliť do adresára Xtras vášho Adobe Shockwave Player, ktorý sa nachádza v systémovom adresári Windows.

Zdroj VirtuLab je najväčšia zbierka virtuálnych online
laboratóriáchv ruštine

Každé video vám umožňuje uskutočniť experiment, ktorý má učebný cieľ a jasnú úlohu. Používateľovi sú ponúknuté všetky nástroje a predmety potrebné na získanie výsledku. Úlohy a tipy sa zobrazujú ako textové správy. Videá VirtuLab majú silný vzdelávací aspekt, napríklad ak sa používateľ pomýli, systém ho nepustí ďalej, kým chybu neopraví.

Zbierka experimentov VirtuLab je pomerne rozsiahla a pestrá. VirtuLab nemá vlastný vstavaný vyhľadávací nástroj, takže ak chcete nájsť požadovaný experiment, stačí prechádzať sekciami katalógu. Archív je rozdelený do štyroch hlavných blokov: „Fyzika“, „Chémia“, „Biológia“ a „Ekológia“. V rámci nich sú užšie tematické sekcie. Najmä pre fyziku sú to sekcie tejto disciplíny. Sú tu pokusy o oboznámení sa s mechanikou, elektrickými a optickými efektmi. Množstvo laboratórií sa vyrába v 3D grafike, čo pomáha demonštrovať rôzne experimenty: od experimentov s dynamometrami až po lom a iné optické efekty.

V biológii sa triedy stali základom delenia školské osnovy. Obsah úloh tu môže byť veľmi odlišný. Existujú teda úlohy na štúdium štrukturálnych vlastností rôznych živých organizmov (napríklad konštruktér na zostavenie všetkých druhov organizmov z navrhovaných „podrobností“) a úlohy, ktoré simulujú prácu s mikroskopom a prípravkami rôznych tkanív.

Stránka PhET je multi-odvetvová zbierka Java appletov,
s ktorým môžete pracovať online aj na lokálnom počítači

Samostatne v sekcii Cutting Edge Research sú ukážky venované tomu najviac moderný výskum. Nové položky v archíve sa objavujú pravidelne, pre ne je určená sekcia New Sims.

Venujte pozornosť podsekcii Translated Sims. Táto stránka obsahuje zoznam všetkých jazykov, do ktorých boli preložené navrhované virtuálne laboratóriá. Je medzi nimi aj Rus – takýchto experimentov je tu dnes presne päťdesiat. Je zvláštne, že počet demonštrácií v angličtine, srbčine a maďarčine je takmer rovnaký. Ak chcete, môžete sa zúčastniť prekladu ukážok. Na tento účel sa ponúka špeciálna aplikácia PhET Translation Utility.

Čo sú ukážky PhET a kto z nich môže mať úžitok? Sú postavené na technológii Java. To vám umožňuje spúšťať experimenty online, sťahovať aplety do vášho lokálneho počítača a vkladať ich ako widgety na iné webové stránky. Všetky tieto možnosti sú uvedené na každej ukážkovej stránke PhET.

Všetky experimenty PhET sú interaktívne. Obsahujú jednu alebo viac úloh, ako aj súbor všetkých prvkov potrebných na ich vyriešenie. Keďže postup riešenia je spravidla dostatočne podrobne popísaný v textových poznámkach, hlavným účelom ukážok je vizualizácia a vysvetlenie účinkov a nie testovanie vedomostí a zručností používateľa. Takže jedna z demonštrácií chemickej sekcie navrhuje vytvoriť molekuly z navrhovaných atómov a pozrieť sa na trojrozmernú vizualizáciu výsledku. V biologickej časti sa nachádza kalkulačka pre bilanciu spotreby kalórií osoby počas dňa: môžete špecifikovať druhy a množstvá skonzumovaných potravín, ako aj objem cvičenie. Potom už ostáva len pozorovať zmeny u experimentálneho „malého človiečika“ daného veku, výšky a počiatočnej hmotnosti. Matematická časť sa môže pochváliť veľmi užitočnými nástrojmi na vytváranie grafov pre rôzne funkcie, aritmetické hry a ďalšie zaujímavé aplikácie. Sekcia fyziky ponúka širokú škálu „laboratórií“ demonštrujúcich rôzne javy – od jednoduchého pohybu až po kvantové interakcie.

PhET
stupeň: 4
Jazyk rozhrania: Angličtina, tam je ruština
Vývojár: University of Colorado
Webstránka: phet.colorado.edu

demonštračný projekt Wolfram

Veľmi cenným zdrojom online laboratórií je projekt Wolfram Demonstrations Project, multidisciplinárny zdroj. Účelom projektu je názorná demonštrácia konceptov modernej vedy a techniky. Wolfram tvrdí, že je jednotnou platformou, ktorá vám umožňuje vytvárať jednotný katalóg online interaktívnych laboratórií. To podľa jeho vývojárov umožní používateľom vyhnúť sa problémom spojeným s používaním heterogénnych vzdelávacích zdrojov a vývojových platforiem.

Katalóg Wolfram Demonstrations Project obsahuje viac ako 7 000 položiek.
virtuálne laboratóriá

Táto stránka je súčasťou väčšieho internetového projektu Wolfram. Wolfram Demonstrations Project má v súčasnosti pôsobivý katalóg s viac ako 7 000 interaktívnymi ukážkami.

Technologickým základom pre vytváranie laboratórií a demonštrácií je balík Wolfram Mathematica. Na zobrazenie ukážok si budete musieť stiahnuť a nainštalovať špeciálny CDF prehrávač Wolfram s veľkosťou niečo cez 150 MB.

Katalóg projektov pozostáva z 11 hlavných častí týkajúcich sa rôznych odvetví poznania a ľudskej činnosti. Existujú veľké fyzikálne, chemické a matematické sekcie, ako aj sekcie venované technológii a inžinierstvu. Biologické vedy sú dobre zastúpené. Úrovne zložitosti modelov, ako aj úrovne prezentácie sú veľmi odlišné. Katalóg obsahuje pomerne zložité ukážky zamerané na stredná škola, mnohé laboratóriá sa venujú ilustrovaniu toho najnovšieho vedecké úspechy. Zároveň má stránka aj sekcie určené pre deti. Istou nepríjemnosťou sa možno môže stať jazyková bariéra: projekt Wolfram je momentálne čisto anglický. V ukážkach a laboratóriách však nie je veľa textu, nástroje na správu sú pomerne jednoduché a dá sa s nimi ľahko pracovať bez výzvy.

Neexistujú žiadne konkrétne úlohy ani kontrola ich vykonávania. Obsah však nemôžete nazvať len prezentáciami alebo videami. Ukážky Wolframu majú poriadnu dávku interaktivity. Takmer každý z nich má nástroje, ktoré vám pomôžu zmeniť parametre reprezentovaných objektov, a tým na nich vykonávať virtuálne experimenty. To prispieva k hlbšiemu pochopeniu demonštrovaných procesov a javov.

demonštračný projekt Wolfram
stupňa: 4
Jazyk rozhrania: Angličtina
Vývojár: Wolfram Demonstrations Project & Contributors
Webstránka: demonštrácie.wolfram.com

IRYdium Chemistry Lab

Okrem „diverzifikovaných“ projektov v modernom webe existuje mnoho špecializovaných online laboratórií venovaných určitým vedám. Začnime s The ChemCollective, projektom venovaným štúdiu chémie. Obsahuje množstvo tematického materiálu na anglický jazyk. Jednou z jeho najzaujímavejších sekcií je vlastné virtuálne laboratórium s názvom IrYdium Chemistry Lab. Jeho zariadenie sa výrazne líši od všetkých vyššie uvedených projektov. Faktom je, že tu nie sú ponúkané žiadne konkrétne, konkrétne experimenty s ich úlohami. Namiesto toho má používateľ takmer úplnú slobodu konania.

IrYdium Online Chemistry Lab je iné
vysoká flexibilita pri nastavovaní a prevádzke

Laboratórium je vytvorené vo forme Java appletu. Mimochodom, dá sa stiahnuť a spustiť na lokálnom počítači - príslušný odkaz na stiahnutie je umiestnený na hlavnej stránke projektu.

Rozhranie apletu je rozdelené do niekoľkých zón. V strede je pracovný priestor, ktorý zobrazuje priebeh experimentu. Pravý stĺpec preberá akýsi „dashboard“ – zobrazujú sa tu informácie o prebiehajúcich reakciách: teplota, kyslosť, molarita a ďalšie pomocné údaje. Ľavá strana apletu obsahuje takzvaný „Sklad činidiel“. Ide o súbor rôznych virtuálnych činidiel vytvorených vo forme hierarchického stromu. Nájdete tu kyseliny, zásady, indikátorové látky a všetko ostatné, čo potrebuje experimentálny chemik. Na prácu s nimi je ponúkaný dobrý výber rôzneho laboratórneho skla, horák, váhy a ďalšie vybavenie. Výsledkom je, že používateľ má k dispozícii dobre vybavené laboratórium s mála postihnutých experimentovanie.

Keďže tu nie sú žiadne konkrétne úlohy, experimenty sa vykonávajú spôsobom, ktorý je pre používateľa potrebný a zaujímavý. Zostáva len vybrať potrebné látky, zostaviť experimentálnu zostavu pomocou navrhovaného virtuálneho zariadenia a spustiť reakciu. Je veľmi vhodné, že výslednú látku možno pridať do zbierky činidiel, ktoré sa majú použiť v nasledujúcich experimentoch.

Vo všeobecnosti sa ukázalo, že ide o zaujímavý a užitočný zdroj, ktorý sa vyznačuje vysokou flexibilitou použitia. Ak vezmeme do úvahy prítomnosť takmer úplného ruského prekladu programu, potom sa laboratórium IrYdium Chemistry Lab môže stať veľmi užitočným nástrojom na zvládnutie základných chemických znalostí.

IRYdium Chemistry Lab
stupeň: 5
Jazyk rozhrania: ruská angličtina
Vývojár: The Chem Collective
Webstránka: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

"Virtuálne laboratórium" learnmen.ru

Toto je druhý ruský projekt v našej recenzii. Tento zdroj sa zameriava na fyzikálnych javov. Rozsah virtuálnych laboratórií nie je obmedzený na rámec školských osnov. V nich ponúkané online experimenty vyvinuté odborníkmi z Čeľabinska štátna univerzita, vhodné nielen pre školákov, ale aj študentov. Technicky je tento zdroj kombináciou Flash a Java, takže budete chcieť vopred skontrolovať aktualizácie Java Virtual Machine na vašom počítači.

Úlohy projektu Virtual Lab sú rôzne
vyššia zložitosť

Dizajn laboratórií je tu schematický a prísny. Zdá sa, akoby sa objavili akési oživené obrázky z učebnice. To je zdôraznené dostupnosťou materiálov, ktoré majú sprevádzať školenia. Hlavný dôraz sa pri takýchto experimentoch kladie na vykonávanie konkrétnych úloh a testovanie vedomostí používateľa.

Katalóg projektov obsahuje tucet hlavných tematických sekcií – od mechaniky po atómovú a jadrovú fyziku. Každé z nich obsahuje až desať zodpovedajúcich interaktívnych virtuálnych laboratórií. Okrem toho sú ponúkané ilustrované poznámky z prednášok, niektoré s vlastnými virtuálnymi experimentmi.

Pracovné prostredie experimentátora je tu reprodukované pomerne opatrne. Zariadenia sú demonštrované vo forme diagramov, navrhuje sa zostaviť grafy a vybrať odpovede z dostupných možností. Experimenty vo „Virtual Lab“ sú náročnejšie ako vo VirtuLab. Zbierka zdroja zahŕňa experimenty v oblasti atómovej a jadrovej fyziky, laserovej fyziky, ako aj „atómového dizajnéra“, ktorý ponúka zostavenie atómu z rôznych elementárne častice. Existujú experimenty na nájdenie a neutralizáciu zdroja žiarenia, na štúdium vlastností laserov. Okrem toho existujú „mechanické“ laboratóriá zamerané predovšetkým na školákov.

Online Labs v

Okrem veľkých zdrojov s desiatkami a stovkami virtuálnych testovacích lokalít existuje na webe mnoho malých lokalít, ktoré ponúkajú množstvo zaujímavé experimenty na konkrétnu, zvyčajne úzku tému.

Dobrý východiskový bod pri hľadaní malého virtuálneho
laboratóriáchschopný stať sa projektom Online Labs

V takejto situácii, aby ste našli potrebné ukážky, určite prídu vhod katalógové projekty, ktoré zbierajú a organizujú odkazy na takéto stránky. Dobrým východiskovým bodom je adresár Online Labs (onlinelabs.in). Tento zdroj zhromažďuje a organizuje odkazy na projekty, ktoré ponúkajú voľne dostupné online experimenty a laboratóriá v rôznych oblastiach vedy. Pre každú vedu existuje zodpovedajúca sekcia. V oblasti záujmu projektu predovšetkým fyzika, chémia a biológia. Práve tieto sekcie sú najväčšie a dobre aktualizované. Okrem toho sa postupne zapĺňajú tie, ktoré sa venujú anatómii, astronómii, geológii a matematike. Každá zo sekcií obsahuje odkazy na príslušné internetové zdroje so stručnou anotáciou v angličtine popisujúcou účel konkrétneho laboratória.

"Virtuálne laboratórium" learnmen.ru
stupeň: 3
Jazyk: ruský
Vývojár:Čeľabinská štátna univerzita
Webstránka: