1

Описано методику створення лабораторних робіт з хімії з використанням віртуальних лабораторій. Створення віртуальної лабораторної роботи складається з етапів постановки цілей лабораторної роботи, вибору віртуальної лабораторії, виявлення можливостей віртуального імітатора, корекції цілей, визначення змістовних та дидактичних завдань, складання сценарію, апробації, корекції сценарію, оцінки та аналізу достовірності процесу та результату натурним, складання методичних рекомендацій. Наведено модель методики створення віртуальної лабораторної роботи з хімії. Уточнено понятійний та термінологічний апарат у галузі дослідження: наведено визначення віртуальної лабораторної роботи з хімії, віртуальної хімічної лабораторії, віртуального хімічного експерименту. Показано прийоми використання віртуальних лабораторних робіт з хімії при навчанні у вузі: при вивченні нового матеріалу, при закріпленні знань, підготовці до натурної лабораторної роботи як в аудиторній, так і позааудиторній самостійної діяльності.

навчання хімії

віртуальні лабораторії

віртуальний експеримент

1. Білохвостов А. А., Аршанський Є. Я. Електронні засоби навчання хімії; розробка та методика використання. - Мінськ: Аверсев, 2012. - 206 с.

2. Гавронська Ю. Ю., Алексєєв В. В. Віртуальні лабораторні роботи в інтерактивному навчанні фізичної хімії// Вісті Російського державного педагогічного університетуім. А.І. Герцена. - 2014. - № 168. - С.79-84.

3. ГОСТ 15971-90. Системи опрацювання інформації. Терміни та визначення. - замість ГОСТ 15971-84; введ. 01.01.1992. - М.: Вид-во стандартів, 1991. - 12 с.

4. Морозов, М. Н. Розробка віртуальної хімічної лабораторії для шкільної освіти// Освітні технології та суспільство. - 2004. -Т 7, № 3. - З 155-164.

5. Пак, М. С. Теорія та методика навчання хімії: підручник для вузів. - СПб.: Вид-во РДПУ ім. А.І. Герцена, 2015. - 306 с.

6. Федеральний державний освітній стандарт вищої професійної освітиза напрямом підготовки 050100 Педагогічна освіта (кваліфікація (ступінь) «бакалавр») (утв. Наказом Міністерства освіти і науки РФ від 22 грудня 2009 № 788) (зі змінами від 31 травня 2011 р.) [Електронний ресурс]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (дата звернення: 03.10.15).

7. Virtual Lab/ChemCollective. Online Resources for Teaching and Learning Chemistry [Електронний ресурс]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (дата звернення: 03.10.15).

Віртуальні хімічні лабораторії, віртуальний експеримент, віртуальні лабораторні роботи з хімії - це перспективна галузь хімічній освіті, Що закономірно привертає до себе увагу учнів та педагогів. Актуальність запровадження віртуальних лабораторій у навчальну практику зумовлена, по-перше, інформаційними викликами часу, а по-друге, нормативними вимогами до організації навчання, тобто освітніми стандартами. Діючі ФГЗ вищої освіти з метою реалізації компетентнісного підходу передбачають широке використання у навчальному процесі активних та інтерактивних форм проведення занять, у тому числі комп'ютерних симуляцій, у поєднанні з позааудиторною роботою з метою формування та розвитку професійних навичок учнів.

У цій сфері за поширеністю та затребуваністю лідирує «Хімія 8-11 клас – Віртуальна лабораторія» МарДТУ, призначена для школярів та абітурієнтів; також добре відомі інтерактивні практичні роботита досліди з хімії VirtuLab (http://www.virtulab.net/). На рівні вищої освіти серед російськомовних ресурсів на ринку освітніх засобів присутні віртуальні хімічні лабораторії ЄНКу, власні (і, як правило, закриті) розробки ВНЗ та ряд ресурсів на іноземних мов. Опис доступних віртуальних лабораторій хімії наводилося неодноразово, їх список, безумовно, поповнюватиметься. Віртуальні лабораторії впевнено займають своє місце у практиці навчання хімії та хімічних дисциплін, водночас теоретико-методичні основи їх застосування та створення віртуальних лабораторних робіт на їх основі лише починають складатися. Навіть сам термін «віртуальна лабораторна робота з хімії» до теперішнього часу не отримав обґрунтованого визначення, що точно позначає співвідношення з іншими поняттями, у тому числі і з поняттям віртуальної лабораторії у навчанні хімії та віртуального хімічного експерименту.

Для уточнення понятійного та термінологічного апарату як вихідний використовуємо термін «хімічний експеримент», що застосовується в науковій галузі теорії та методики навчання. Хімічний експеримент є специфічним засобом навчання хімії, виконуючи функції джерела та найважливішого методупізнання, він знайомить учнів як з об'єктами і явищами, а й методами хімічної науки . У процесі хімічного експерименту учні набувають уміння спостерігати, аналізувати, робити висновки, поводитися з обладнанням та реактивами. Розрізняють: демонстраційний та учнівський/студентський експеримент; досліди (допомагають вивчити окремі сторони хімічного об'єкта), лабораторні роботи (сукупність лабораторних дослідів дозволяє вивчити багато сторін хімічних об'єктів та процесів), практичні заняття, лабораторний практикум; домашній експеримент, дослідницький експеримент тощо. буд. Хімічний експеримент то, можливо натурним, уявним і віртуальним. "Віртуальний" означає "можливий, що не має фізичного втілення"; віртуальна реальність – імітація реальної обстановки за допомогою комп'ютерних пристроїв; використовується головним чином у навчальних цілях; у зв'язку з цим віртуальний експеримент іноді називають імітаційним чи комп'ютерним. Згідно з чинним ГОСТом, «віртуальний» - визначення, що характеризує процес або пристрій у системі обробки інформації, що здаються реально існуючими, оскільки всі їх функції реалізуються будь-якими іншими засобами; широко застосовується у зв'язку з використанням засобів телекомунікацій. Таким чином, віртуальний хімічний експеримент – вид навчального експерименту з хімії; його основною відмінністю від натурного є той факт, що засобом демонстрації чи моделювання хімічних процесіві явищ служить комп'ютерна техніка, при його виконанні студент оперує образами речовин та компонентів обладнання, що відтворюють зовнішній вигляд та функції реальних предметів, тобто використовує віртуальну лабораторію. Віртуальну лабораторію у навчанні хімії ми розуміємо як комп'ютерну імітацію навчальної хімічної лабораторії, яка реалізує її основну функцію – проведення хімічного експерименту з освітньою метою. Технічно функціонування віртуальної лабораторії забезпечується програмно-апаратними засобами комп'ютерної техніки, дидактично - змістовно та методично обґрунтованою системою припущень про перебіг хімічного процесу, що вивчається, або проявів властивостей хімічного об'єкта, на основі якої розробляється один з можливих варіантівреакції віртуальної лабораторії на дії користувача Віртуальна лабораторія виступає в ролі елемента високотехнологічного інформаційного освітнього середовища, будучи засобом створення та виконання віртуального експерименту. Віртуальна лабораторна робота з хімії – віртуальний хімічний експеримент у вигляді сукупності дослідів, об'єднаних спільною метою вивчення хімічного об'єкта чи процесу.

Розглянемо методику створення віртуальної лабораторної роботи з хімії (ее модель наведено малюнку 1) на конкретному прикладі лабораторної роботи з темі «Розчини».

Рис. 1. Модель методики створення віртуальної лабораторної роботи з хімії

Створення віртуальної лабораторної роботи складається з етапів постановки цілей лабораторної роботи, вибору віртуальної лабораторії, виявлення можливостей віртуального імітатора, корекції цілей, визначення змістовних та дидактичних завдань, складання сценарію, апробації, оцінки та аналізу достовірності процесу та результату віртуального експерименту. сценарію та складання методичних рекомендацій.

Етап визначення мети передбачає процес вибору цілей планованої лабораторної роботи з встановленням меж допустимих відхилень для досягнення освітнього результатунайбільш ефективними та прийнятними засобами, враховуючи матеріальні, технічні, тимчасові, кадрові ресурси, а також особистісні та вікові особливостіучнів. У нашому прикладі метою було приготування розчинів та вивчення їх властивостей; робота розрахована на самостійну позааудиторну навчальну діяльністьстудентів. Тема розчинів стосується більшості вузівських курсів з хімії, крім того, навички приготування та роботи з розчинами затребувані у повсякденному житті та практично у будь-якій професійній діяльності. Тому в цілі роботи були закладені: закріплення умінь обчислювати молярну та відсоткову концентрацію розчину, необхідна кількістьречовини та розчинника для приготування розчину заданої концентрації; відпрацювання алгоритму та техніки операцій з приготування розчинів (зважування речовин, відмірювання об'єму тощо); вивчення явищ, що відбуваються при розчиненні – виділення чи поглинання тепла, дисоціація, зміна електропровідності, зміна рН середовища тощо.

Етап вибору віртуальної лабораторії. Вибір віртуальної лабораторії обумовлений цілою низкою обставин: режимом доступу до ресурсу, фінансовими умовами його використання, мовою та складністю інтерфейсу, і, звичайно, змістом, тобто тими можливостями, які ця лабораторія надає або не надає користувачеві для досягнення цілей планованої лабораторної роботи. Ми орієнтувалися на лабораторії з відкритим безкоштовним доступом, для роботи з якими було б достатньо володіння комп'ютером на рівні користувача, спочатку відмовившись від лабораторій з низьким ступенем інтерактивності, тобто допускають лише варіанти пасивного спостереження хімічного досвіду. Вивчивши кілька проектів як багатогалузевого, так і тематичного плану, ми дійшли висновку, що жодна з відомих нам лабораторій не повністю відповідає вимогам, що надаються, а саме: дозволити студенту приготувати розчин заданої концентрації за заздалегідь розрахованою кількістю розчиняється речовини і розчинника, провівши операції зважування , Вимірювання об'єму, розчинення, переконатися в правильності приготування, а також спостерігати процеси, що супроводжують розчинення. Тим не менш, ми зупинилися на віртуальній лабораторії IrYdiumChemistryLab, перевагою якої є можливість втрутитися в програму і спроектувати власний віртуальний експеримент.

Виявлення можливостей віртуального імітатора обраної лабораторії показало таке. Щодо набору реактивів - є розчини різної концентрації (19 MNaOH, 15 MHClO4 та інші), вода як найважливіший розчинник, але практично відсутні тверді речовини; проте додаток Authoring Tool дозволяє ввести до лабораторії додаткові реактиви, використовуючи термодинамічні характеристики речовин. Устаткування включає набір мірного посуду різного ступеня точності (цилінди, піпетка, бюретки), аналітичні ваги, рН-метр, датчик температури, нагрівальний елемент, а також аплет, що демонструє концентрацію частинок у розчині. Можливість вивчати такі характеристики розчину, як електропровідність, в'язкість, поверхневий натяг не передбачено. Процеси у віртуальній лабораторії протікають дуже короткий час, що обмежує вивчення швидкості хімічних процесів. Виходячи з можливостей віртуального імітатора, було проведено корекцію цілей, зокрема було виключено вивчення електропровідності розчинів, але додано вивчення впливу температури на розчинність речовин. При визначенні цілей лабораторної роботи ми виходили з очікуваних результатів: у студентів має формуватися практична навичка приготування розчинів, включаючи освоєння алгоритмів окремих операцій, вони повинні дійти висновків про зміну числа частинок у розчині при дисоціації сильних та слабких електролітів, співвідношення кількості аніонів і катіонів у разі розчинення несиметричних електролітів про причини теплових ефектів при розчиненні.

Ми виділяємо етап визначення завдань створюваної лабораторної роботи як важливий елемент процесу проектування діяльності учнів, тут необхідно спланувати, які маніпуляції повинні будуть здійснити студенти в рамках даної лабораторної роботи та що спостерігати (змістовні завдання), і до яких висновків та на підставі чого вони мають дійти після її виконання (дидактичні завдання), які навички набути. Наприклад, освоїти алгоритм дій при приготуванні заданого об'єму розчину за навішуванням: розрахувати масу речовини, зважити, відміряти об'єм рідини / довести до потрібного об'єму; освоїти прийоми роботи з аналітичними вагами та мірним посудом; спостерігати як співвідносяться концентрації частинок (молекул, іонів) у розчині при розчиненні електролітів і не електролітів, симетричних і несиметричних електролітів, сильних і слабких електролітів, зробити висновок про розчинність, теплові ефекти при розчиненні і так далі.

Наступним етапом у створенні лабораторної роботи є створення сценарію, тобто докладний опискожного досвіду окремо та визначення місця та ролі цього досвіду в лабораторній роботі, враховуючи, вирішенню яких завдань він сприятиме, і як працювати на досягнення цілей лабораторної роботи в цілому. Насправді складання сценарію відбувається одночасно з апробацією, тобто пробному виконанні дослідів, сприяють уточненню і деталізації сценарію. У сценарії відбивається кожна дія та реакція віртуальної лабораторії на нього. Сценарій заснований на завданнях типу «Приготуйте 49 г 0,4% розчину CuSO4» або «Приготуйте 35 мл розчину CuSO4 концентрацією 0,1 моль/л із його кристалогідрату (CuSO4∙5Н2О)». При складанні завдання враховується наявність відповідних реактивів та обладнання у віртуальній лабораторії та технічна можливість виконання такого завдання. У нашому прикладі сценарій крім розрахункової сторони, зокрема передбачав ряд дій і прийомів, що імітують приготування розчину в реальній лабораторії. Наприклад, при зважуванні суху речовину необхідно поміщати безпосередньо на вагову чашу, а застосовувати спеціальну ємність; використовувати функцію тарування; як і насправді, речовину слід додавати на ваги малими порціями, можливе випадкове перевищення розрахованої маси призведе до того, що операцію буде необхідно почати заново. Передбачено вибір хімічного посуду відповідного об'єму, точне відмірювання об'єму рідини «за нижнім меніском» та використання інших специфічних прийомів. Після приготування на аплетах віртуальної лабораторії відбиваються властивості одержаного розчину (молярна концентрація іонів, рН), що дозволяє перевірити правильність виконання завдання. При виконанні серії дослідів учні отримають дані, на підставі яких зможуть зробити висновки про концентрацію іонів у розчинах сильних і слабких електролітів, pH розчинів речовин, що гідролізуються, або залежності теплового ефекту розчинення від кількості розчинника і природи речовини і т.д.

Як приклад, розглянемо вивчення теплових ефектів при розчиненні речовин. Сценарій передбачає досліди щодо розчинення сухих солей (NaCl, KCl, NaNO 3 , CuSO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , KClO 3 , Ce 2 (SO 4) 3). По зміні температури розчину студенти повинні зробити висновок про можливість як ендо-, так і екзотермічних ефектів розчинення. Формулювання завдань у кожному випадку може змінюватись і залежить виду експерименту - дослідний чи ілюстративний. Наприклад, можна обмежитися висновком про наявність таких ефектів, або включити в сценарій приготування розчинів солей з різною масою розчиняється при однаковій масі розчинника (приготуйте розчини, що містять 50 г речовини в 100 г води; 10 г речовини в 100 г води), і навпаки , досліди з незмінною кількістю розчиняється речовини при масі розчинника, що змінюється; приготування розчинів з безводних солей та їх кристалогідратів та спостереження за змінами температури при їх розчиненні. При виконанні таких дослідів учні мають відповісти на запитання «Як відрізняються зміни температури при розчиненні рівних кількостей речовин безводних солей та їх кристалогідратів? Чому розчинення безводних солей відбувається з виділенням більшої кількості теплоти, ніж у випадку кристалогідратів?» і дійти невтішного висновку у тому, що впливає знак теплового ефекту розчинення. Залежно від цілей і завдань роботи сценарій буде включати кілька дослідів або кілька серій дослідів, при цьому слід мати на увазі, що у віртуальному просторі все виконується набагато швидше, ніж у реальній лабораторії, і не займає так багато часу, як може здатися. з першого погляду.

У процесі апробації слід провести оцінку та аналіз достовірності процесу та результату віртуального експерименту порівняно з натурним, тобто переконатися, що моделювання та генеровані результати віртуального експерименту не суперечать реальності, тобто не водитимуть користувача в оману.

Методичні рекомендації ґрунтуються на складеному та апробованому сценарії, проте не слід забувати, що вони адресовані студентам, і крім чітких інструкцій та завдань повинні містити опис очікуваних результатів, пов'язаних з поставленими цілями, мати посилання на теоретичний матеріал та приклади.

Результатом створення віртуальної лабораторної роботи є її впровадження у процес навчання, що призводить до підвищення якості засвоєння знань та оволодіння відповідними компетенціями. Існує кілька прийомів «вбудовування» віртуальних лабораторних робіт з хімії в освітній процес вузу. для реалізації активних та інтерактивних форм навчання, що вимагає чинний на даний момент освітній стандарт. У разі віртуальна лабораторна робота може замінити традиційний демонстраційний експеримент. Крім цього, ми розглядаємо можливості використання віртуальних лабораторних робіт для закріплення знань та умінь як в аудиторній, так і позааудиторній самостійній діяльності. Ще один варіант використання віртуальних лабораторних робіт у процесі навчання хімії – підготовка учнів до виконання натурної лабораторної роботи. Виконуючи правильно складену віртуальну лабораторну роботу з хімії, студенти, по-перше, відпрацьовують уміння вирішення розрахункових завдань на цю тему, по-друге, закріплюють алгоритм і техніку виконання хімічного експерименту, по-третє, засвоюють закономірності перебігу хімічних процесів за активної участі у процесі навчання.

Запропонована методика створення віртуальних лабораторних робіт з хімії озброює викладачів науково обґрунтованими засобами для проведення занять з хімії та хімічних дисциплін в інтерактивній формі у поєднанні з позааудиторною роботою з метою формування та розвитку професійних навичок учнів.

Рецензенти:

Рогова О. Г., д.п.н., професор, завідувач кафедри хімічної та екологічної освіти РДПУ ім. Герцена, м. Санкт-Петербург;

Піотровська К. Р., д.п.н., професор, професор кафедри методики навчання математики та інформатики РДПУ ім. Герцена, м. Санкт-Петербург.

Бібліографічне посилання

Гавронська Ю.Ю., Оксенчук В.В. Методика створення віртуальних лабораторних робіт з хімії // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2015. - № 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (дата звернення: 01.02.2020). Пропонуємо до вашої уваги журнали, що видаються у видавництві «Академія Природознавства»

Світова освіта та науковий процес змінюються настільки явно у Останніми рокамиАле чомусь більше говорять не про проривні інновації та можливості, які вони відкривають, а про локальні екзаменаційні скандали. А тим часом суть освітнього процесу красиво відображає англійське прислів'я «Можна привести коня до водопою, але не можна змусити його напитися».

Сучасна освіта по суті живе подвійним життям. У його офіційному житті є програма, розпорядження, іспити, «безглузда і нещадна» битва за склад предметів у шкільному курсі, вектор офіційної позиції та якість навчання. А в його реальному житті, як правило, зосереджується все те, що і є сучасна освіта: дигіталізація, eLearning, Mobile Learning, навчання через Coursera, UoPeople та інші онлайн-інституції, вебінари, віртуальні лабораторії тощо. Все це поки не стало частиною загальноприйнятої глобальної освітньої парадигми, але локально дигіталізація освіти та дослідницької роботивже відбувається.

MOOC-навчання (Massive Open Online Courses, масові лекції з відкритих джерел) чудово для передачі на уроках та лекціях ідей, формул та інших теоретичних знань. Але для повноти освоєння багатьох дисциплін потрібні і практичні заняття – цифрове навчання «відчуло» цю еволюційну необхідність і створило нову «форму життя». віртуальні лабораторії, свої для шкільного та університетського навчання.

Відома проблема eLearning: в основному викладаються теоретичні дисципліни. Можливо, наступним етапом розвитку онлайн освіти стане охоплення практичних областей. І відбуватиметься це за двома напрямками: перше – договірне делегування практики фізично існуючим вузам(у випадку з медициною, наприклад), а друге – розвиток віртуальних лабораторій різними мовами.

Навіщо потрібні віртуальні лабораторії чи віртулаби?

• Для підготовки до реальних лабораторних робіт.
• Для шкільних занять, якщо відсутні відповідні умови, матеріали, реактиви та обладнання.
• Для дистанційного навчання.
• Для самостійного вивченнядисциплін у дорослому віці або разом з дітьми, оскільки багато дорослих з тих чи інших причин відчувають потребу «згадати» те, що так і не було вивчено чи зрозуміло у школі.
• Для наукової роботи.
• Для вищої освіти з важливою практичною складовою.

Різновиди віртулабів. Віртуальні лабораторії можуть бути двовимірними та 3D; найпростішими для молодших школярів та складними, практичними для учнів середньої та старшої школи, студентів та викладачів. Свої віртулаби розроблені для різних дисциплін. Найчастіше це фізика та хімія, але бувають і досить оригінальні, наприклад, віртулаб для екологів.

Власні віртуальні лабораторії є в особливо серйозних вишах, наприклад, у Самарського державного аерокосмічного університету імені академіка С. П. Корольова та берлінського Інституту історії науки Макса Планка (Max Planck Institute for the History of Science, MPIWG). Нагадаємо, Макс Планк – німецький фізик-теоретик, основоположник квантової фізики. Віртуальна лабораторія інституту навіть має офіційний сайт . За цим посиланням можна переглянути презентацію Virtual Laboratory: Tools for Research on History of Experimentalization.Онлайн лабораторія є платформою, де історики публікують і обговорюють свої дослідження на тему експериментаторства в різних галузях науки (від фізики до медицини), мистецтва, архітектури, медіа та технологій. Тут також зібрані ілюстрації та тексти з різних аспектів експериментаторської діяльності: інструментарій, хід експериментів, фільми, фото вчених тощо. Студенти можуть завести в цьому віртулабі свій обліковий запис та додавати наукові роботи для обговорення.

Віртуальна лабораторія Інституту історії науки Макса Планка

Віртулаб-портал

Вибір російськомовних віртулабів, на жаль, поки що невеликий, але це питання часу. Поширення eLearning серед учнів та студентів, масове проникнення дигіталізації в навчальні закладитак чи інакше створять попит, тоді й масово почнуть розробляти красиві сучасні віртулаби з різноманітних дисциплін. На щастя, вже зараз є досить розвинений спеціалізований портал, присвячений віртуальним лабораторіям. Virtulab.Net. Він пропонує досить симпатичні рішення та охоплює чотири дисципліни: фізику, хімію, біологію та екологію.

Віртуальна лабораторія 3D з фізики Virtulab.

Віртуальна інженерна практика

Virtulab.Net поки не вказує інженерію серед своїх спеціалізацій, але повідомляє, що розміщені там віртулаби з фізики можуть бути корисними і в дистанційній інженерній освіті. Адже, наприклад, для побудови математичних моделей потрібне глибоке розуміння фізичної природимоделювання об'єктів. Взагалі інженерні віртулаби мають величезний потенціал. Інженерне навчання великою мірою орієнтоване на практику, але у вузах такі віртуальні лабораторії поки що застосовують рідко через те, що нерозвинений сам ринок цифрового навчання в інженерній галузі.

Проблемно-орієнтовані навчальні комплекси системи КАДІС (СДАУ). У Самарському аерокосмічному університеті імені Корольова для посилення підготовки технічних фахівців розробили власний інженерний віртулаб. Центр нових інформаційні технології(ЦНІТ) СДАУ створив «Проблемно-орієнтовані навчальні комплекси системи КАДІС». Абревіатура КАДІС розшифровується як "система Комплексів Автоматизованих ДИдактичних засобів". Це спеціальні навчальні кабінети, де проходять віртуальні лабораторні практикуми з опору матеріалів, механіки конструкцій, методів оптимізації та геометричного моделювання, конструкції літаків, матеріалознавства та термообробки та інших технічних дисциплін. Частина цих практикумів перебуває у вільному доступі на сервері ЦНІТ СДАУ. У віртуальних навчальних кабінетах розміщено опис технічних об'єктів з фотографіями, схемами, посиланнями, малюнками, відео, аудіо та flash-анімації з лупою для розгляду дрібних деталей віртуального агрегату. Передбачено також можливість самоконтролю та тренінгу. Ось що являють собою комплекси віртуальної системи Кадіс:

• Балка - комплекс з аналізу та побудови епюр балок у курсі опору матеріалів (машинобудування, будівництво).
• Структура – ​​комплекс за методами проектування силових схем механічних конструкцій (машинобудування, будівництво).
• Оптимізація - комплекс з математичних методів оптимізації (курси з САПР у машинобудуванні, будівництві).
• Сплайн - комплекс з методів інтерполяції та апроксимації в геометричному моделюванні (курси з САПР).
• Двотавр – комплекс із вивчення закономірностей силової роботи тонкостінних конструкцій (машинобудування, будівництво).

• Хімік - набір комплексів з хімії (для середньої школи, профільних ліцеїв, підготовчих курсіввузів).
• Органік - комплекси з органічної хімії(Для вузів).
• Полімер – комплекси з хімії високомолекулярних сполук (для вузів).
• Конструктор Молекул – програма-тренажер «Конструктор молекул».
• Математика – комплекс з елементарної математики (для абітурієнтів вузів).
• Фізовиховання - комплекс для підтримки теоретичних курсівз фізичного виховання.
• Металознавець - комплекс з металознавства та термообробки (для вузів та технікумів).
• Зуброл - комплекс з теорії механізмів та деталей машин (для вузів та технікумів).

Віртуальні прилади на Zapisnyh.Narod.Ru. Дуже корисним в інженерній освіті буде сайт Zapisnyh.Narod.Ru, де можна безкоштовно скачати віртуальні прилади на Sound Card, що відкривають широкі можливості для створення техніки. Вони напевно зацікавлять викладачів і знадобляться на лекціях, науковій роботіта в лабораторних практикумах з природничих та технічних дисциплін. Спектр віртуальних приладів, викладених на сайті, вражаючий:

• комбінований генератор НЧ;
• двофазний генератор НЧ;
• осцилограф-реєстратор;
• осцилограф;
• частотомір;
• АЧ характеріограф;
• технограф;
• електролічильник;
• вимірник R, C, L;
• домашній електрокардіограф;
• прилад для оцінки ємності та ESR;
• хроматографічні системи ХромПроцесор-7-7М-8;
• прилад для перевірки та діагностики несправностей кварцового годинника та ін.

Один із віртуальних інженерних приладів із сайту Zapisnyh.Narod.Ru

Віртулаби з фізики

Екологічний віртулаб на Virtulab.Екологічна лабораторія порталу торкається як загальних питань розвитку Землі, і окремі закони.

Візуалізація - один з найбільш ефективних прийомів навчання, що допомагає набагато простіше і глибше розібратися в суті різних явищ, недаремно наочні посібники використовувалися ще в давнину. Особливо корисні візуалізація та моделювання щодо динамічних, змінюються у часі об'єктів і явищ, які буває складно зрозуміти, дивлячись на просте статичну картинку у звичайному підручнику. Лабораторні роботи та навчальні експерименти не лише корисні, а й дуже цікаві – за відповідної організації, звичайно.

Далеко не всі навчальні експерименти можна чи потрібно проводити у «реальному» режимі. Не дивно, що технології комп'ютерного моделювання досить швидко прийшли до цієї області. Зараз на ринку представлено цілу низку програмних пакетів, призначених для здійснення віртуальних навчальних експериментів. У цьому огляді буде розглянуто щодо нову іпостась таких рішень: віртуальні онлайнові лабораторії. З їхньою допомогою можна проводити комп'ютерні досліди, не набуваючи додаткових програм, причому у будь-який зручний час, був би доступ до Інтернету.

У розвитку сучасних мережевих проектів такого плану нині спостерігається кілька тенденцій. Перша – розсіювання за значною кількістю ресурсів. Поряд із великими проектами, що акумулюють значну кількість контенту, існує безліч сайтів, на яких потроху зібрано лабораторій. Друга тенденція – наявність багатогалузевих проектів, що пропонують лабораторії для різних галузей знань, так і тематичних спеціалізованих проектів. Зрештою, не можна не відзначити, що в онлайні найкраще представлені лабораторії, присвячені природничим наукам. Справді: фізичні експерименти взагалі можуть бути дуже витратним заходом, а комп'ютерна лабораторія дозволяє зазирнути за лаштунки складних процесів. Виграє і хімія: немає потреби придбання справжніх реактивів, обладнання лабораторії, немає побоювання щось зіпсувати у разі помилки. Не менш благодатне поле для віртуальних лабораторних практикумів- Біологія та екологія. Не секрет, що детальне вивчення біологічного об'єкта найчастіше закінчується його смертю. Екологічні системи великі і складні, отже застосування віртуальних моделей дозволяє спростити їх сприйняття.

До нашого огляду увійшли кілька найцікавіших онлайнових проектів як багатогалузевого, так і тематичного плану. Всі веб-ресурси цього огляду – сайти з відкритим безкоштовним доступом.

VirtuLab

Ресурс VirtuLab – найбільша у сучасному Рунеті збірка віртуальних дослідів з різних навчальним дисциплінам. Основна одиниця колекції – віртуальний експеримент. З технічної точки зору, це інтерактивний ролик, зроблений за допомогою Adobe Flash. Деякі лабораторії виконані у тривимірній графіці. Для роботи з ними потрібно встановити Adobe Shockwave Player з додатком Havok Physics Scene. Знайти цей додаток можна на сайті director-online.com. Розпакувати отриманий архів потрібно в каталог Xtras вашого Adobe Shockwave Player, який знаходиться у системному каталозі Windows.

Ресурс VirtuLab - найбільші збори віртуальних онлайнових
лабораторійросійською мовою

Кожен ролик дозволяє провести будь-який експеримент, що має навчальну мету та чітке завдання. Користувачеві пропонуються всі інструменти та об'єкти, необхідні для отримання результату. Завдання та підказки відображаються у вигляді текстових повідомлень. У роликах VirtuLab сильний навчальний аспект, наприклад, якщо користувач помиляється, система не пустить його далі до виправлення помилки.

Колекція експериментів VirtuLab досить велика і різноманітна. Власної вбудованої пошукової системи VirtuLab немає, тому для того, щоб знайти потрібний експеримент, доведеться просто перегортати розділи каталогу. Архів поділено на чотири основні блоки: «Фізика», «Хімія», «Біологія» та «Екологія». Усередині них присутні вужчі тематичні розділи. Зокрема, для фізики це розділи цієї дисципліни. Тут є досліди зі знайомства з механікою, електричними та оптичними ефектами. Ряд лабораторій виконано у 3D-графіці, що допомагає демонструвати різноманітні досліди: від експериментів з динамометрами до рефракції та інших оптичних ефектів.

У «Біології» ж основою поділу стали класи шкільної програми. Зміст завдань тут може бути різним. Так, є й завдання вивчення особливостей будови різних живих організмів (наприклад, конструктор для збирання всіляких організмів із запропонованих «деталей») і завдання, що імітують роботу з мікроскопом і препаратами різних тканин.

Сайт PhET є багатогалузевою колекцією Java-аплетів,
з якими можна працювати як в онлайні, так і на локальному комп'ютері

Окремо, у розділі Cutting Edge Research, виділено демонстрації, присвячені самим сучасним дослідженням. Новинки в архіві з'являються регулярно, для них призначений розділ New Sims.

Зверніть увагу на підрозділ Translated Sims. Ця сторінка містить перелік усіх мов, якими були перекладені запропоновані віртуальні лабораторії. Є серед них і російська – таких дослідів тут на сьогоднішній день рівно п'ятдесят. Цікаво, що кількість демонстрацій англійською, сербською та угорською практично дорівнює. За бажанням можна взяти участь у перекладі демонстрацій. Для цього пропонується спеціальний додаток PhET Translation Utility.

Що ж є демонстрації PhET і кому вони можуть бути корисними? Вони побудовані на технології Java. Це дозволяє запускати експерименти в онлайні, завантажувати аплети на локальний комп'ютер, а також впроваджувати їх на інші веб-сторінки як віджети. Всі ці опції на сторінці кожної демонстрації PhET.

Усі експерименти PhET інтерактивні. Вони містять одне або кілька завдань, а також набір всіх елементів, необхідних їх вирішення. Оскільки хід рішення, як правило, досить детально розкривається у текстових примітках, основна мета демонстрацій – візуалізація та роз'яснення ефектів, а не тестування знань та навичок користувача. Так, одна з демонстрацій хімічного розділу пропонує скласти молекули з пропонованих атомів та подивитися на тривимірну візуалізацію результату. У біологічному розділі є калькулятор балансу витрати людиною калорій протягом дня: можна вказувати види та кількість споживаної їжі, а також обсяг фізичних вправ. Потім залишається лише спостерігати за змінами піддослідного «чоловічка» заданого віку, зростання та початкової ваги. Математичний розділ може похвалитися корисними інструментами побудови графіків різних функцій, арифметичними іграми та іншими цікавими додатками. Фізичний розділ пропонує широкий вибір «лабораторій», що демонструють різні явища - від простого руху до квантових взаємодій.

PhET
Оцінка: 4
Мова інтерфейсу:англійська, є російська
Розробник: University of Colorado
Сайт: phet.colorado.edu

Wolfram Demonstrations Project

Дуже цінним джерелом онлайнових лабораторій є багатогалузевий ресурс Wolfram Demonstrations Project. Мета проекту – наочна демонстрація концепцій сучасної науки та техніки. Wolfram претендує роль єдиної платформи, що дозволяє створити об'єднаний каталог онлайнових інтерактивних лабораторій. Це, на думку його розробників, дозволить користувачам уникнути проблем, пов'язаних із застосуванням різноманітних навчальних ресурсів та платформ розробки.

Каталог Wolfram Demonstrations Project налічує понад 7 тис.
віртуальних лабораторій

Даний сайт є частиною великого інтернет-проекту Wolfram. В даний час Wolfram Demonstrations Project має значний каталог з більш ніж 7 тис. інтерактивних демонстрацій.

Технологічною основою для створення лабораторій та демонстрацій є пакет Wolfram Mathematica. Для перегляду демонстрацій знадобиться завантажити та встановити спеціальний Wolfram CDF Player розміром трохи більше 150 Мбайт.

Каталог проекту складається з 11 основних розділів, що належать до різних галузей знання та людської діяльності. Тут є великі фізичні, хімічні та математичні розділи, а також присвячені техніці, інженерній справі. Добре представлені біологічні науки. Рівні складності моделей, так само як і рівні викладу, різні. У каталозі є досить складні демонстрації, орієнтовані вищу школу, чимало лабораторій присвячено ілюстрації нових наукових досягнень. У той же час на сайті є розділи, призначені для дітей. Певною незручністю може стати хіба що мовний бар'єр: проект Wolfram нині суто англомовний. Втім, тексту в демонстраціях та лабораторіях небагато, інструменти управління досить прості, а розібратися з ними легко та без підказок.

Тут немає будь-яких конкретних завдань чи контролю їх виконання. Однак контент не можна назвати просто презентаціями або відеороликами. У демонстраціях Wolfram є неабияка частка інтерактивності. Практично в будь-якій з них є інструменти, що допомагають змінювати параметри об'єктів, що представляються, проводячи тим самим віртуальні досліди над ними. Це сприяє глибшому розумінню демонстрованих процесів та явищ.

Wolfram Demonstrations Project
Оцінка: 4
Мова інтерфейсу: англійська
Розробник: Wolfram Demonstrations Project & Contributors
Сайт: demonstrations.wolfram.com

IrYdium Chemistry Lab

Окрім «багатогалузевих» проектів у сучасній Мережі є чимало спеціалізованих онлайнових лабораторій, присвячених певним наукам. Почнемо із проекту The ChemCollective, присвяченого вивченню хімії. Він містить багато тематичних матеріалів англійською мовою. Один з найцікавіших розділів – власна віртуальна лабораторія під назвою IrYdium Chemistry Lab. Її пристрій помітно відрізняється від усіх розглянутих вище проектів. Справа в тому, що тут не пропонують якісь певні, конкретні досліди зі своїми завданнями. Натомість, користувачеві надано практично повну свободу дій.

Онлайнова хімічна лабораторія IrYdium відрізняється
високою гнучкістю в налаштуванні та роботі

Виконано лабораторію у вигляді Java-аплету. Його, до речі, можна завантажити та запускати на локальному комп'ютері – відповідне посилання на завантаження винесено на головну сторінку проекту.

Інтерфейс аплету поділено на кілька зон. Посередині знаходиться робочий простір, в якому відображається хід експерименту, що проводиться. Права колонка віддана за своєрідну «приладову панель» - тут виводиться інформація про реакції, що відбуваються: температура, показники кислотності, молярності та інші допоміжні дані. У лівій частині аплету розміщується так званий «Склад реактивів». Це набір різних віртуальних реактивів, виконаний у вигляді ієрархічного дерева. Тут можна знайти кислоти, основи, індикаторні речовини та інше, що необхідно хіміку-експериментатору. Для роботи з ними пропонуються гарний вибір різного лабораторного посуду, пальник, ваги та інше обладнання. В результаті користувач отримує в своє розпорядження непогано оснащену лабораторію, що мало мало чим обмеженими можливостямиекспериментування.

Оскільки конкретних завдань тут немає, експерименти проводяться так, як необхідно та цікаво користувачеві. Залишається лише вибрати потрібні речовини, побудувати експериментальну установку за допомогою пропонованого віртуального обладнання та запустити реакцію. Дуже зручно, що речовина, що вийшла, дозволяється додати в колекцію реактивів, щоб використовувати в наступних експериментах.

Загалом, вийшов цікавий та корисний ресурс, що відрізняється високою гнучкістю застосування. Якщо ж зважити на наявність практично повного російського перекладу програми, то лабораторія IrYdium Chemistry Lab здатна стати дуже корисним інструментом для освоєння базових хімічних знань.

IrYdium Chemistry Lab
Оцінка: 5
Мова інтерфейсу:російський англійський
Розробник: The ChemCollective
Сайт: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

"Віртуальна лабораторія" teachmen.ru

Це другий російський проект у нашому огляді. Цей ресурс спеціалізується на фізичних явищ. Область застосування віртуальних лабораторій не обмежується лише рамками шкільної програми. Пропоновані в них онлайнові досліди, розроблені фахівцями Челябінського. державного університету, підійдуть не лише школярам, ​​а й студентам З технічної точки зору цей ресурс - комбінація Flash і Java, тому знадобиться заздалегідь перевірити оновлення віртуальної Java-машини на своєму комп'ютері.

Завдання проекту «Віртуальна лабораторія» відрізняються
вищою складністю

Дизайн лабораторій тут схематичний і строгий. Здається, ніби постають своєрідні картинки, що ожили, з підручника. На цьому наголошується і наявністю матеріалів, призначених для супроводу навчальних занять. Основний акцент у таких експериментах ставиться на виконання конкретних завдань та перевірку знань користувача.

До каталогу проекту включено десяток основних тематичних розділів - від механіки до атомної та ядерної фізики. У кожному їх зібрано до десяти відповідних інтерактивних віртуальних лабораторій. Крім того, пропонуються ілюстровані конспекти лекцій, причому деякі з них мають власні віртуальні експерименти.

Робоче середовище експериментатора тут відтворюється досить уважно. Прилади демонструються у вигляді схем, пропонується будувати графіки та вибирати відповіді з наявних варіантів. Експерименти у «Віртуальній лабораторії» складніші, ніж у VirtuLab. У колекцію ресурсу входять досліди з атомної та ядерної фізики, фізики лазерів, а також «конструктор атомів», що пропонує зібрати атом із різних елементарних частинок. Є експерименти на знаходження та нейтралізацію джерела радіації, вивчення властивостей лазерів. Крім того, присутні й орієнтовані насамперед на школярів «механічні» лабораторії.

Online Labs in

Окрім великих ресурсів з десятками та сотнями віртуальних дослідних майданчиків у Мережі є чимало невеликих сайтів, що пропонують кілька цікавих експериментівза певною, зазвичай, вузькою тематикою.

Хорошим стартовим пунктом при пошуку невеликих віртуальних
лабораторійздатний стати проект Online Labs in

У такій ситуації, для того, щоб знайти потрібні демонстрації, безумовно, стануть у нагоді проекти-каталоги, що колекціонують і систематизують посилання на такі сайти. Хорошим стартовим пунктом може стати каталог Online Labs in (onlinelabs.in). Даний ресурс займається збиранням та систематизацією посилань на проекти, що пропонують вільно доступні онлайнові експерименти та лабораторії у різних галузях наук. Для кожної науки виділено відповідний розділ. У сфері інтересів проекту насамперед фізика, хімія та біологія. Саме ці розділи є найбільшими і добре оновлюваними. Крім того, поступово наповнюються ті, що присвячені анатомії, астрономії, геології та математики. Кожен із розділів містить посилання на відповідні інтернет-ресурси з короткою анотацією англійською мовою, яка розповідає про призначення тієї чи іншої лабораторії.

"Віртуальна лабораторія" teachmen.ru
Оцінка: 3
Мова:російська
Розробник:Челябінський державний університет
Сайт: