Pārbaudes 

Virtuālās laboratorijas ķīmijas mācīšanai. Mūsdienu zinātnes un izglītības problēmas Ķīmisko eksperimentu tiešsaistes laboratorija

Saskaņā ar federālajiem valsts augstākās profesionālās izglītības standartiem studiju jomās, kas tiek īstenotas Krievijas Valsts pedagoģiskās universitātes Ķīmijas fakultātē. A.I. Herzena teiktā, izglītības procesa organizēšanā jāiekļauj aktīvas un interaktīvas nodarbību vadīšanas formas, tostarp datorsimulācijas. Šajās veidlapās vadītajām nodarbībām vajadzētu būt vismaz 30 procentiem no klases laika.

Interpretējot aktīvās un interaktīvas nodarbību vadīšanas formas attiecībā uz skolēnu iesaistīšanu intensīvā tiešā vai netiešā izglītības mijiedarbībā, jāatzīst, ka, balstoties uz technologizācijas, inovācijas, individualizācijas, diferenciācijas, integrācijas principiem, datorapmācības programmas paver jaunas iespējas mācību organizēšanā. mācību priekšmetu mijiedarbība, saturs un to darbības raksturs. Jo īpaši ķīmijas mācībā šāda pieeja veicina ķīmiskās informācijas zināšanu asimilācijas līmeņa paaugstināšanos un spēju tās pielietot, audzēkņu integratīvās un radošās domāšanas spēju attīstību, vispārinātu problēmu risināšanas prasmju veidošanos. situācijas.

Elektronisko mācību līdzekļu pilnveidošana ir novedusi pie izglītības procesa modernizācijas kopumā: lekcijas notiek prezentācijas režīmā, praktisko un semināru nodarbību vadīšanai tiek izmantotas interaktīvas mācību materiālu pasniegšanas metodes, kontroldarbi un eksāmeni tiek kārtoti, izmantojot mašīnvadību.

Mācot ķīmiju, laboratorijas darbnīca paliek konservatīvākā izglītības procesa daļa, vēl nav līdz galam skaidra lietderība to pilnībā pāriet uz e-mācību režīmu. Taču īpašas iespējas interaktīvās mācīšanās īstenošanai šeit rada jauna veida izglītojošais ķīmiskais eksperiments - virtuālā laboratorija.

Ar virtuālo laboratoriju saprot datorprogrammu, kas ļauj datorā simulēt ķīmisko procesu, mainīt tā realizācijas nosacījumus un parametrus. Veicot virtuālos laboratorijas darbus, students operē ar vielu un iekārtu komponentu paraugiem, kas atveido reālu objektu izskatu un funkcijas.

No vienas puses, virtuālās laboratorijas pozitīvie aspekti ir acīmredzami - modernās datortehnoloģijas vairākos gadījumos ļauj attālināties no reālās ķīmisko procesu norises, nezaudējot saņemtās informācijas kvalitāti. Īpaša vajadzība pēc virtuālajiem laboratorijas darbiem rodas, pirmkārt, neklātienē un tālmācībā, kā arī tad, kad studenti strādā nokavētām nodarbībām, sarežģīta aprīkojuma un dārgu vai nepieejamu reaģentu trūkums. Turklāt dažiem darbiem datorizētās laboratorijas darbnīcas iespējas ir plašākas nekā tradicionālās. Tātad studentiem ir iespēja pētīt reakcijas ar vielām, kuras aizliegts lietot izglītības procesā, nav laika ierobežojumu, skolēns var veikt darbu (vai sagatavoties tam) ārpusstundu laikā, atkārtot to daudzkārt.

Neskatoties uz priekšrocībām un acīmredzamo nepieciešamību pēc izglītojošas prakses virtuālajās laboratorijās, to skaits un izmantošanas pieredze ķīmisko disciplīnu, piemēram, fizikālās ķīmijas, interaktīvā un tālmācībā ārvalstu un pašmāju praksē nav tik liela. Virtuālās laboratorijas ķīmijā galvenokārt tiek veidotas vidējai vispārējai izglītībai (“Virtuālā ķīmijas laboratorija 8.-11. klasei ISO”). Runājot par augstāko izglītību, ir ierobežots skaits virtuālo ķīmijas laboratoriju galvenokārt neorganiskajā, vispārējā un organiskajā ķīmijā neķīmiskajām jomām / apmācību profiliem, gandrīz visas angļu valodā, dažos gadījumos ir nepieciešama reģistrācija un samaksa par pilnās versijas izmantošanu: Chemlab, Crocodile Chemistry 605 un izglītojošais produkts “Yenka”, Virtuālā ķīmijas laboratorija, Dartmouth ChemLab (uz tās bāzes izveidota interaktīva rokasgrāmata laboratorijas darbu veikšanai vispārējā ķīmijā, pielāgota krievu skolām, faktiski nav virtuāla laboratorija), Chemistry Experiment Simulations un Virtlab: A Virtual Laboratory un vairāku citu vizualizāciju un datorsimulāciju kolekcija.

Speciālās virtuālās laboratorijas fizikālajā ķīmijā izglītības produktu tirgū vispār nav pārstāvētas. Neapšaubāmi augstskolas iespēju robežās veido virtuālus laboratorijas darbus fizikālajā ķīmijā, ņemot vērā to specifiku, visbiežāk darbam ar saviem studentiem. Piemēram, programmatūras produkts "Lietišķās ķīmijas modulis" (MPKh), kas izstrādāts IU-6 MSTU katedrā. N.E. Baumans. Saskaņā ar disciplīnas "Fizikālā ķīmija" mācību programmu paredzēts veikt vairākus laboratorijas darbus, tajā skaitā par tēmām "Termoķīmija", "Fāžu līdzsvars", "Virsmas parādības".

Pateicoties MPH, radās iespēja veikt laboratorijas darbus par šīm tēmām reāllaikā (Real Time), ieviešot jauktu tālmācības modeli. Vēl viens piemērs ir Kemerovas Pārtikas tehnoloģiju institūta virtuālās laboratorijas darbs.

Šādu izstrādņu līmenis ir ļoti dažāds gan no tehniskā, gan metodiskā viedokļa, un izmantošana ir ierobežota. Šauri fokusētas informācijas izglītības vides neatkarīga izstrāde un ieviešana ir ļoti grūts uzdevums, kas prasa īpašu darbības bāzi, programmētāju, skolotāju un ķīmiķu komandu un lielas laika un finanšu izmaksas. Mēs uzskatām, ka pareizāk ir pielāgot vai izveidot esošās virtuālās laboratorijas ietvaros savu virtuālās laboratorijas darbu, kas atbilst šī OOP specifikai un disciplīnas programmai. Jo īpaši mēs izmantojām The ChemCollective projekta virtuālo laboratoriju, lai izveidotu savu virtuālo laboratorijas darbu par fizikālo ķīmiju.

IrYdium Chemistry Lab, kuras priekšrocības ir apmierinošs virtuālo reaģentu un fizikālo un ķīmisko instrumentu komplekts, daļēji rusificēts lietotājam draudzīgs interfeiss, iebūvēta uzdevumu izstrādes programma, izstrādātāju atļauta bezmaksas izmantošana.

Mēs izveidojām uz IrYdium Chemistry Lab bāzes un pārbaudījām fizikālās ķīmijas laboratorijas darbnīcā Krievijas Valsts pedagoģiskās universitātes vārdā. A.I. Herzena virtuālais laboratorijas darbs ir reālas laboratorijas darbnīcas eksperimentālā darba simulācija par tēmu "Termoķīmija": "Sāls šķīšanas siltuma noteikšana", "Kristāliskā hidrāta veidošanās termiskā efekta noteikšana no bezūdens sāls un ūdens", "Spēcīgas skābes neitralizācijas siltuma noteikšana ar stipru bāzi", kuru realizācijā ir paredzētas disciplīnas "Fizikālā ķīmija" darba programmas. Katrs darbs ietver ļoti dažādus uzdevumus (pētāmās vielas, to masu/apjomu), kas nodrošināti ar metodiskajiem norādījumiem skolēniem un skolotājiem. Virtuālās laboratorijas darba gaita ir pēc iespējas tuvāka reāla ķīmiskā eksperimenta veikšanai; ar datorprogrammas palīdzību skolēns veic noteiktas paša pārdomātas darbības atbilstoši konkrētam uzdevumam: izvēlas reaģentus, sver, mēra tilpumus, fiksē temperatūras izmaiņas, veic novērojumus (virtuālu attēlu veidā), apstrādā, apkopo un analizē eksperimentu rezultātus ziņojumā.

Neskatoties uz aprakstītajām priekšrocībām, attīstoties datormācības tehnoloģijām, arvien vairāk tiek apspriests jautājums par virtuālo laboratorijas darbu veidošanas nepieciešamību un darbnīcu daļēju vai pilnīgu pārcelšanu no laboratorijām uz datorklasēm.

Tajā pašā laikā daži autori šādas pārejas nepieciešamību skaidro ar laboratorijas aprīkojuma augstajām izmaksām, citi ar pagaidu resursu trūkumu vai izglītības programmu unifikāciju atbilstoši Boloņas deklarācijai u.c.. Tomēr galvenais trūkums ir 2010. gada 11. jūlija 2010. gada 11. jūnija 2010. gada 1. jūnijs. virtuālā laboratorija ir tieša kontakta trūkums starp studentu un studiju objektu, instrumentiem un aprīkojumu.

Tāpat kā vairums mūsu kolēģu, mēs uzskatām, ka ķīmijas izpētes objekts ir viela, kurai ir īpašību un īpašību kopums, ko neviens no vismodernākajiem datoru modeļiem nevar reproducēt. Pieejā virtuālo laboratorijas darbu veidošanas problēmai un to ieviešanai izglītības procesā būtu jāņem vērā ķīmijas disciplīnas specifika, lai nepieļautu "virtuālo" speciālistu armijas atbrīvošanu, kam ir pieredze darbā tikai ar idealizētiem modeļiem, nevis ar reāliem objektiem un parādībām, savukārt viņu atbildības līmenis, strādājot ražošanā, ir tik liels, ka nosaka ne tikai vides drošību, bet arī pašu apkārtējās pasaules eksistenci.

Virtuālo laboratorijas darbu izmantošanas pieredze ķīmijas darbnīcā liecināja, ka priekšroka dodama virtuālo un reālo eksperimentu kombinācijai, kurā pētāmā procesa datormodelim ir palīgfunkcija sagatavot studentu darbībām ar reāliem objektiem. Virtuālā laboratorija ļauj izstrādāt metodiku reāla procesa izpētei, paredzēt iespējamās kļūdas eksperimenta uzstādīšanā un veikšanā, paātrināt iegūto datu matemātisko apstrādi un interpretāciju un sastādīt atskaiti. Skolotājam ir reāla iespēja izvirzīt studentiem uzdevumu noteikt optimālos apstākļus eksperimentam. Šīs problēmas risinājumu var īstenot virtuāla ķīmiskā eksperimenta apstākļos pēc modeļa īpašību izpētes, kas ļauj studentiem pašiem pamatoti argumentēt nosacījumus reāla eksperimenta veikšanai. Tas jo īpaši attiecas uz darbu ar bīstamiem ķīmiskiem objektiem (piemēram, koncentrētām skābēm un sārmiem, viegli uzliesmojošām vai toksiskām vielām), tad jau pirmajos posmos jāizmanto virtuālās laboratorijas un tikai pēc nepieciešamo iemaņu iegūšanas, ja nepieciešams, turpināt darbu ar reāliem objektiem.

Nav šaubu, ka mūsu piedāvātais virtuālās laboratorijas darbs un citas datorsimulācijas nevar un nedrīkst aizstāt reālu ķīmisko eksperimentu, tomēr ir vairākas situācijas, kad virtuālās laboratorijas izmantošana ir vēlamais vai vienīgais iespējamais mācību veids. . Pirmkārt, tā ir tālmācība, kad students fiziski neatrodas laboratorijā, piemēram, tālmācības vai pilna laika slimības dēļ vai ārvalstu prakses dēļ. Turklāt ir nepieciešams kompensēt kavētās nodarbības, sagatavošanās / apmācības nepieciešamība pirms reālu laboratorijas darbu veikšanas utt. Izmantojot interaktīvās nodarbību vadīšanas formas, virtuālais laboratorijas darbs ļauj veikt vizuālu un uzticamu fizikālā un ķīmiskā procesa datorsimulāciju, izraisīt un novērot sistēmas reakciju uz ārējām ietekmēm, ieskaitot maksimālo skolēnu skaitu klasē produktīvā izglītībā. mijiedarbība.

Līdz ar to, mūsuprāt, aktīvās un interaktīvās ķīmijas nodarbību formās optimālā, zinātniski pamatotā proporcijā būtu jāietver gan reāli eksperimenti ar modernām iekārtām, gan virtuāls laboratorijas darbs ķīmisko procesu pētīšanā, kas ļaus dinamiski attīstīt struktūru un metodiku. ķīmijas mācīšanas, pamatojoties uz jaunākajiem zinātnes, tehnoloģiju un zināšanu metožu sasniegumiem. sadarbības mācīšanās uzbrukums virtuāls

1

Aprakstīts paņēmiens laboratorijas darbu veidošanai ķīmijā, izmantojot virtuālās laboratorijas. Virtuālās laboratorijas darba izveide sastāv no laboratorijas darba mērķu noteikšanas, virtuālās laboratorijas izvēles, virtuālā simulatora iespēju apzināšanas, mērķu labošanas, jēgpilnu un didaktisku uzdevumu noteikšanas, scenārija rakstīšanas, testēšanas, skripta labošanas posmiem, procesa un virtuālā eksperimenta rezultāta ticamības izvērtēšana un analīze, salīdzinot ar pilna mēroga, metodisko ieteikumu sastādīšana. Tiek prezentēts virtuālā laboratorijas darba veidošanas metodikas modelis ķīmijā. Precizēts konceptuālais un terminoloģiskais aparāts pētniecības jomā: dotas definīcijas virtuālajam laboratorijas darbam ķīmijā, virtuālajai ķīmijas laboratorijai, virtuālajam ķīmiskajam eksperimentam. Parādītas metodes, kā izmantot virtuālo laboratorijas darbu ķīmijā mācībās augstskolā: apgūstot jaunu materiālu, nostiprinot zināšanas, gatavojoties pilna apjoma laboratorijas darbiem gan auditorijā, gan ārpusstundu patstāvīgajā darbībā.

ķīmijas apmācība

virtuālās laboratorijas

virtuāls eksperiments

1. Belokhvostov A. A., Arshansky E. Ya. Elektroniskie līdzekļi ķīmijas mācīšanai; izstrāde un izmantošanas metode. - Minska: Aversev, 2012. - 206 lpp.

2. Gavronskaya Yu. Yu., Alekseev V. V. Virtuālais laboratorijas darbs interaktīvā fizikālās ķīmijas mācībā // Krievijas Valsts pedagoģiskās universitātes materiāli. A.I. Herzens. - 2014. - Nr.168. - P.79–84.

3. GOST 15971–90. Informācijas apstrādes sistēmas. Termini un definīcijas. - GOST 15971-84 vietā; ievade. 01/01/1992. - M.: Standartu izdevniecība, 1991. - 12 lpp.

4. Morozovs, M. N. Virtuālās ķīmijas laboratorijas attīstība skolu izglītībai // Izglītības tehnoloģijas un sabiedrība. - 2004. - T 7, Nr. 3. - C 155-164.

5. Pak, M. S. Ķīmijas mācīšanas teorija un metodes: mācību grāmata universitātēm. - Sanktpēterburga: Krievijas Valsts pedagoģiskās universitātes izdevniecība im. A.I. Herzen, 2015. - 306 lpp.

6. Federālais valsts augstākās profesionālās izglītības standarts apmācības virzienā 050100 Pedagoģiskā izglītība (kvalifikācija (grāds) "bakalaurs") (apstiprināts ar Krievijas Federācijas Izglītības un zinātnes ministrijas 2009. gada 22. decembra rīkojumu Nr. 788 ) (grozīts 2011. gada 31. maijā .) [Elektroniskais resurss]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (piekļuves datums: 03.10.15.).

7. Virtuālā laboratorija / Chem Collective. Tiešsaistes resursi ķīmijas mācīšanai un apguvei [elektroniskais resurss]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (piekļuves datums: 03.10.15.).

Virtuālās ķīmijas laboratorijas, virtuāls eksperiments, virtuāls laboratorijas darbs ķīmijā – tā ir perspektīva joma ķīmijas izglītībā, dabiski piesaistot skolēnu un skolotāju uzmanību. Virtuālo laboratoriju ieviešanas aktualitāte izglītības praksē ir saistīta, pirmkārt, ar tā laika informatīvajiem izaicinājumiem, otrkārt, ar normatīvajām prasībām izglītības organizēšanai, tas ir, izglītības standartiem. Lai īstenotu uz kompetencēm balstītu pieeju, pašreizējie federālie augstākās izglītības valsts izglītības standarti paredz izglītības procesā plaši izmantot aktīvas un interaktīvas nodarbību vadīšanas formas, tostarp datorsimulācijas, kombinācijā ar ārpusstundu darbu, lai veidotu. un attīstīt studentu profesionālās prasmes.

Šajā jomā izplatības un pieprasījuma ziņā līderis ir MarSTU “Ķīmijas 8.-11.klase - Virtuālā laboratorija”, kas paredzēta skolēniem un reflektantiem; arī labi zināmie interaktīvie praktiskie darbi un eksperimenti ķīmijā VirtuLab (http://www.virtulab.net/). Augstākās izglītības līmenī starp izglītības tirgū pieejamajiem krievvalodīgajiem resursiem ir ENK virtuālās ķīmiskās laboratorijas, savas (un, parasti, slēgtās) augstskolu attīstības iespējas, kā arī vairāki resursi svešvalodās. Pieejamo virtuālo laboratoriju apraksts ķīmijā ir sniegts vairākkārt, to saraksts noteikti tiks papildināts. Virtuālās laboratorijas pārliecinoši ieņem savu vietu ķīmijas un ķīmijas disciplīnu mācīšanas praksē, tajā pašā laikā tikai sāk veidoties teorētiskie un metodiskie pamati to pielietošanai un uz tām balstītu virtuālo laboratorijas darbu veidošanai. Pat pats jēdziens “virtuālais laboratorijas darbs ķīmijā” vēl nav saņēmis saprātīgu definīciju, kas precīzi norādītu saistību ar citiem jēdzieniem, tostarp ar virtuālās laboratorijas jēdzienu ķīmijas mācīšanā un virtuālo ķīmisko eksperimentu.

Lai precizētu konceptuālo un terminoloģisko aparātu, kā sākumpunktu mēs izmantojam zinātniskajā teorijas un mācību metožu jomā lietoto terminu "ķīmiskais eksperiments". Ķīmiskais eksperiments ir specifisks ķīmijas mācīšanas līdzeklis, kas darbojas kā avots un svarīgākā izziņas metode, iepazīstina skolēnus ne tikai ar objektiem un parādībām, bet arī ar ķīmijas zinātnes metodēm. Ķīmiskā eksperimenta procesā studenti apgūst spēju novērot, analizēt, izdarīt secinājumus, rīkoties ar aprīkojumu un reaģentiem. Ir: demonstrācija un studentu / studentu eksperiments; eksperimenti (palīdz pētīt noteiktus ķīmiskā objekta aspektus), laboratorijas darbi (laboratorijas eksperimentu komplekss ļauj izpētīt daudzus ķīmisko objektu un procesu aspektus), praktiskie vingrinājumi, laboratorijas darbnīca; mājas eksperiments, izpētes eksperiments utt. Ķīmiskais eksperiments var būt dabisks, garīgs un virtuāls. "Virtuāls" nozīmē "iespējams, kam nav fiziska iemiesojuma"; virtuālā realitāte - reālas vides imitācija ar datorierīču palīdzību; galvenokārt izmanto izglītības nolūkos; šajā sakarā virtuālo eksperimentu dažreiz sauc par simulāciju vai datora eksperimentu. Saskaņā ar pašreizējo GOST “virtuāls” ir definīcija, kas raksturo procesu vai ierīci informācijas apstrādes sistēmā, kas, šķiet, patiešām pastāv, jo visas to funkcijas tiek īstenotas ar citiem līdzekļiem; plaši izmanto saistībā ar telekomunikāciju izmantošanu. Tādējādi virtuālais ķīmiskais eksperiments ir sava veida izglītojošs eksperiments ķīmijā; tās galvenā atšķirība no dabiskās ir fakts, ka datortehnika kalpo kā līdzeklis ķīmisko procesu un parādību demonstrēšanai vai modelēšanai, to veicot, skolēns operē ar vielu un iekārtu komponentu attēliem, kas atveido reālu objektu izskatu un funkcijas, tas ir, viņš izmanto virtuālo laboratoriju. Virtuālo laboratoriju ķīmijas mācībā saprotam kā izglītojošas ķīmijas laboratorijas datorsimulāciju, realizējot tās galveno funkciju - ķīmiskā eksperimenta veikšanu izglītības nolūkos. Tehniski virtuālās laboratorijas darbību nodrošina datortehnoloģiju programmatūra un aparatūra, didaktiski – jēgpilni un metodiski pamatota pieņēmumu sistēma par pētāmā ķīmiskā procesa norisi vai ķīmiskā objekta īpašību izpausmēm, pamatojoties uz kurš ir izstrādāts viens no iespējamiem variantiem virtuālās laboratorijas reakcijai uz lietotāja darbībām. Virtuālā laboratorija darbojas kā augsto tehnoloģiju informācijas izglītības vides elements, kas ir virtuāla eksperimenta izveides un veikšanas līdzeklis. Virtuālais laboratorijas darbs ķīmijā - virtuāls ķīmiskais eksperiments eksperimentu kopuma veidā, ko vieno kopīgs mērķis pētīt kādu ķīmisku objektu vai procesu.

Apsveriet metodiku virtuālā laboratorijas darba izveidei ķīmijā (tā modelis ir parādīts 1. attēlā), izmantojot konkrētu laboratorijas darba piemēru par tēmu "Risinājumi".

Rīsi. 1. Virtuālā laboratorijas darba veidošanas metodikas modelis ķīmijā

Virtuālās laboratorijas darba izveide sastāv no laboratorijas darba mērķu noteikšanas, virtuālās laboratorijas izvēles, virtuālā simulatora iespēju apzināšanas, mērķu labošanas, jēgpilnu un didaktisku uzdevumu noteikšanas, scenārija rakstīšanas, testēšanas, novērtēšanas un analīzes posmiem. procesa ticamība un virtuālā eksperimenta rezultāts salīdzinājumā ar dabisko, korekcijas scenārijs un metodisko ieteikumu sastādīšana.

Mērķa noteikšanas posms ietver plānotā laboratorijas darba mērķu izvēles procesu ar pieļaujamo noviržu robežu noteikšanu, lai sasniegtu izglītības rezultātu ar visefektīvākajiem un pieņemamākajiem līdzekļiem, ņemot vērā materiālo, tehnisko, laika, cilvēka resursi, kā arī skolēnu personiskās un vecuma īpašības. Mūsu piemērā mērķis bija sagatavot risinājumus un izpētīt to īpašības; darbs paredzēts audzēkņu patstāvīgām ārpusstundu izglītības aktivitātēm. Risinājumu tēma tiek apskatīta vairumā augstskolu ķīmijas kursos, turklāt risinājumu sagatavošanas un darba prasmes ir pieprasītas ikdienā un gandrīz jebkurā profesionālajā darbībā. Tāpēc darba mērķis bija nostiprināt spēju aprēķināt šķīduma molāro un procentuālo koncentrāciju, nepieciešamo vielas un šķīdinātāja daudzumu noteiktas koncentrācijas šķīduma pagatavošanai; risinājumu sagatavošanas darbību algoritma un tehnikas izstrāde (vielu svēršana, tilpuma mērīšana u.c.); šķīdināšanas laikā notiekošo parādību izpēte - siltuma izdalīšanās vai absorbcija, disociācija, elektriskās vadītspējas izmaiņas, vides pH izmaiņas utt.

Virtuālās laboratorijas izvēles posms. Virtuālās laboratorijas izvēli nosaka vairāki apstākļi: piekļuves veids resursam, tā izmantošanas finansiālie nosacījumi, saskarnes valoda un sarežģītība un, protams, saturs, tas ir, iespējas. ko šī laboratorija nodrošina vai nenodrošina lietotājam plānotā laboratorijas darba mērķu sasniegšanai. Orientējāmies uz laboratorijām ar atvērtu bezmaksas pieeju, kurām pietiktu ar datorprasmēm lietotāja līmenī, sākotnēji atsakoties no laboratorijām ar zemu interaktivitātes pakāpi, tas ir, pieļaujot tikai ķīmiskā eksperimenta pasīvās novērošanas iespējas. Izpētot vairākus gan daudznozaru, gan tematiskā plānojuma projektus, nonācām pie secinājuma, ka neviena no mums zināmajām laboratorijām pilnībā neatbilst prasībām, proti: ļaut studentam sagatavot noteiktas koncentrācijas šķīdumu pēc iepriekš aprēķinātiem apjomiem. šķīdinātāju un šķīdinātāju, veicot svēršanas darbības, mērot tilpumu, šķīdināšanu, pārliecinieties, ka preparāts ir pareizs, kā arī novērojiet procesus, kas pavada šķīdināšanu. Tomēr mēs izvēlējāmies virtuālo laboratoriju IrYdiumChemistryLab, kuras priekšrocība ir iespēja iejaukties programmā un izveidot savu virtuālo eksperimentu.

Izvēlētās laboratorijas virtuālā simulatora iespēju identifikācija parādīja sekojošo. Attiecībā uz reaģentu komplektu ir dažādu koncentrāciju šķīdumi (19 MNaOH, 15 MHClO4 un citi), ūdens kā svarīgākais šķīdinātājs, bet cietvielu praktiski nav; tomēr lietojumprogramma Authoring Tool ļauj laboratorijā ievadīt papildu reaģentus, izmantojot vielu termodinamiskās īpašības. Aprīkojumā ietilpst dažādas precizitātes pakāpes mērīšanas piederumu komplekts (cilindri, pipete, biretes), analītiskie svari, pH metrs, temperatūras sensors, sildelements un sīklietotne, kas parāda daļiņu koncentrāciju šķīdumā. Nav nodrošināta iespēja pētīt tādas šķīduma īpašības kā elektrovadītspēja, viskozitāte, virsmas spraigums. Procesi virtuālajā laboratorijā notiek ļoti īsā laikā, kas ierobežo ķīmisko procesu ātruma izpēti. Pamatojoties uz virtuālā simulatora iespējām, mērķi tika koriģēti, jo īpaši tika izslēgta šķīdumu elektriskās vadītspējas izpēte, bet pievienota temperatūras ietekmes uz vielu šķīdību izpēte. Nosakot laboratorijas darba mērķus, vadījāmies no sagaidāmajiem rezultātiem: studentiem jāattīsta praktiska iemaņa risinājumu sagatavošanā, tai skaitā jāapgūst atsevišķu darbību algoritmi, jānonāk pie secinājumiem par daļiņu skaita izmaiņām šķīdumā. stipro un vājo elektrolītu disociācijas laikā, par anjonu un katjonu skaita attiecību asimetrisko elektrolītu šķīšanas gadījumā, par termisko efektu cēloņiem šķīšanas laikā.

Kā būtisku elementu studentu aktivitāšu veidošanas procesā izceļam veidojamā laboratorijas darba mērķu noteikšanas posmu, šeit ir jāplāno, kādas manipulācijas studentiem būs jāveic šī laboratorijas darba ietvaros un kādas novērot (jēgpilni uzdevumi), un kādi secinājumi un uz kāda pamata tiem būtu jāizdara pēc tā izpildes (didaktiskie uzdevumi), kādas prasmes apgūt. Piemēram, apgūt darbību algoritmu, sagatavojot noteiktu šķīduma tilpumu pēc parauga: aprēķināt vielas masu, nosvērt to, izmērīt šķidruma tilpumu / nogādāt to līdz vajadzīgajam tilpumam; apgūt darba ar analītiskajiem svariem un mērinstrumentiem tehnikas; vērot, kā ir saistītas daļiņu (molekulu, jonu) koncentrācijas šķīdumā elektrolītu un neelektrolītu, simetrisko un asimetrisko elektrolītu, stipro un vājo elektrolītu šķīdināšanas laikā, izdarīt secinājumus par šķīdību, termisko ietekmi šķīdināšanas laikā utt. .

Nākamais solis laboratorijas darba izveidē ir izveidot scenāriju, tas ir, detalizētu katras pieredzes aprakstu atsevišķi un noteikt šīs pieredzes vietu un lomu laboratorijas darbā, ņemot vērā, kādus uzdevumus tas veicinās un kā strādāt, lai sasniegtu laboratorijas darba mērķus kopumā. Praksē scenārija sagatavošana notiek vienlaikus ar aprobāciju, tas ir, eksperimentu izmēģinājuma izpildi, kas veicina scenārija precizēšanu un detalizāciju. Scenārijs atspoguļo katru darbību un virtuālās laboratorijas reakciju uz to. Scenārija pamatā ir tādi uzdevumi kā "Sagatavojiet 49 g 0,4% CuSO4 šķīduma" vai "Sagatavojiet 35 ml 0,1 mol/L CuSO4 šķīduma no tā kristāliskā hidrāta (CuSO4∙5H2O)". Noformējot uzdevumu, tiek ņemta vērā piemērotu reaģentu un aprīkojuma pieejamība virtuālajā laboratorijā un šāda uzdevuma tehniskā iespējamība. Mūsu piemērā scenārijs papildus aprēķina pusei ietvēra arī vairākas darbības un paņēmienus, kas simulē risinājuma sagatavošanu reālā laboratorijā. Piemēram, sverot sausnas nedrīkst likt tieši uz svēršanas trauka, bet jāizmanto speciāls trauks; izmantot taras funkciju; tā kā patiesībā viela ir jāpievieno līdzi mazās porcijās, iespējams nejaušs aprēķinātās masas pārsniegums novedīs pie tā, ka darbība būs jāsāk no jauna. Tiek nodrošināta piemērota tilpuma ķīmisko stikla trauku izvēle, precīza šķidruma tilpuma mērīšana "gar apakšējo menisku" un citu specifisku paņēmienu izmantošana. Pēc sagatavošanas virtuālās laboratorijas sīklietotnes atspoguļo iegūtā šķīduma īpašības (jonu molārā koncentrācija, pH), kas ļauj pārbaudīt uzdevuma pareizību. Veicot eksperimentu sēriju, skolēni saņems datus, uz kuru pamata varēs izdarīt secinājumus par jonu koncentrāciju stipru un vāju elektrolītu šķīdumos, hidrolizējamo vielu šķīdumu pH vai šķīdināšanas termiskā efekta atkarību. par šķīdinātāja daudzumu un vielas īpašībām utt.

Kā piemēru apsveriet termisko efektu izpēti vielu šķīdināšanā. Scenārijs ietver eksperimentus par sauso sāļu (NaCl, KCl, NaNO 3, CuSO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ce 2 (SO 4) 3) šķīdināšanu. Mainot šķīduma temperatūru, studentiem jāsecina, ka ir iespējama gan endo-, gan eksotermiska šķīdināšanas ietekme. Uzdevumu formulējums katrā gadījumā var atšķirties un ir atkarīgs no eksperimenta veida – pētnieciskā vai ilustratīvā. Piemēram, varat aprobežoties ar secinājumu par šādu efektu esamību vai scenārijā iekļaut sāls šķīdumu sagatavošanu ar dažādām izšķīdušās vielas masām ar tādu pašu šķīdinātāja masu (sagatavot šķīdumus, kas satur 50 g vielas uz 100 g ūdens; 10 g vielas 100 g ūdens) un otrādi, eksperimentē ar nemainīgu izšķīdušās vielas daudzumu ar mainīgu šķīdinātāja masu; šķīdumu pagatavošana no bezūdens sāļiem un to kristāliskajiem hidrātiem un temperatūras izmaiņu novērošana to šķīšanas laikā. Veicot šādus eksperimentus, skolēniem jāatbild uz jautājumiem “Kā atšķiras temperatūras izmaiņas, šķīdinot vienādos daudzumos bezūdens sāļus un to kristāliskos hidrātus? Kāpēc bezūdens sāļu šķīšana notiek, izdalot vairāk siltuma nekā kristālisko hidrātu gadījumā? un izdarīt secinājumu par to, kas ietekmē šķīšanas termiskā efekta zīmi. Atkarībā no darba mērķiem un uzdevumiem scenārijā tiks iekļauti vairāki eksperimenti vai vairākas eksperimentu sērijas, vienlaikus jāņem vērā, ka virtuālajā telpā viss notiek daudz ātrāk nekā reālā laboratorijā, un tas nav nepieciešams daudz laika, kā tas varētu šķist no pirmā acu uzmetiena.

Aprobācijas procesā ir nepieciešams izvērtēt un analizēt procesa ticamību un virtuālā eksperimenta rezultātu salīdzinājumā ar pilna mēroga eksperimentu, tas ir, pārliecināties, ka simulācija un ģenerētie virtuālā eksperimenta rezultāti eksperiments nav pretrunā ar realitāti, tas ir, tie nemaldinās lietotāju.

Metodiskie ieteikumi ir balstīti uz apkopotu un pārbaudītu scenāriju, taču nevajadzētu aizmirst, ka tie ir adresēti studentiem, un tajos papildus skaidriem norādījumiem un uzdevumiem jābūt ar izvirzītajiem mērķiem saistīto sagaidāmo rezultātu aprakstam, jābūt atsaucēm uz teorētiskais materiāls un piemēri.

Virtuālā laboratorijas darba izveides rezultāts ir tā ieviešana mācību procesā, kā rezultātā paaugstinās zināšanu apguves kvalitāte un attiecīgo kompetenču apguve. Ir vairākas metodes, kā augstskolas izglītības procesā "iegult" virtuālo laboratorijas darbu ķīmijā. Apgūstot jaunu materiālu tā labākai izpratnei un attīstībai, mūsuprāt, ieteicams veikt īsus virtuālās laboratorijas darbus zināšanu aktualizēšanai vai. demonstrēt pētāmās parādības, kas rada objektīvus apstākļus aktīvo un interaktīvo mācību formu īstenošanai, ko pieprasa spēkā esošais izglītības standarts. Šajā gadījumā virtuālās laboratorijas darbs var aizstāt tradicionālo demonstrācijas eksperimentu. Papildus apsveram iespēju izmantot virtuālo laboratorijas darbu zināšanu un prasmju nostiprināšanai gan mācību stundās, gan ārpusstundu patstāvīgajās aktivitātēs. Vēl viena iespēja izmantot virtuālo laboratorijas darbu ķīmijas mācīšanas procesā ir sagatavot studentus pilna apjoma laboratorijas darbam. Veicot pareizi sastādītu virtuālo laboratorijas darbu ķīmijā, studenti, pirmkārt, apgūst aprēķinu uzdevumu risināšanas prasmes par šo tēmu, otrkārt, fiksē ķīmiskā eksperimenta veikšanas algoritmu un tehniku ​​un, treškārt, apgūst ķīmisko procesu modeļus. ar aktīvu līdzdalību procesā.mācīšanās.

Piedāvātā metodika virtuālo laboratorijas darbu veidošanai ķīmijā nodrošina skolotājus ar uz pierādījumiem balstītiem instrumentiem ķīmijas un ķīmijas disciplīnu nodarbību vadīšanai interaktīvā formā, kas apvienota ar ārpusstundu darbu, lai veidotu un attīstītu studentu profesionālās prasmes.

Recenzenti:

Rogovaja O. G., pediatrijas zinātņu doktore, profesore, A.I. vārdā nosauktās Krievijas Valsts pedagoģiskās universitātes Ķīmiskās un ekoloģiskās izglītības katedras vadītāja. Hercena, Sanktpēterburga;

Pjotrovskaja K. R., pediatrijas zinātņu doktore, profesore, matemātikas un informātikas mācīšanas metožu katedras profesore, Krievijas Valsts pedagoģiskā universitāte, kas nosaukta A.I. Hercena, Sanktpēterburga.

Bibliogrāfiskā saite

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. VIRTUĀLO LABORATORIJAS DARBU RAŽOŠANAS METODE ĶĪMIJĀ // Mūsdienu zinātnes un izglītības problēmas. - 2015. - Nr.2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (piekļuves datums: 01.02.2020.). Jūsu uzmanībai piedāvājam izdevniecības "Dabas vēstures akadēmija" izdotos žurnālus

Pasaules izglītība un zinātnes process pēdējos gados tik izteikti mainās, taču nez kāpēc vairāk tiek runāts nevis par izrāvienu inovācijām un to pavērtajām iespējām, bet gan par vietējiem eksāmenu skandāliem. Tikmēr izglītības procesa būtība lieliski atspoguļo angļu sakāmvārdu “Zirgu var aizvest uz dzirdināšanas vietu, bet piedzerties nevar.”

Mūsdienu izglītība būtībā dzīvo dubultu dzīvi. Viņa oficiālajā dzīvē ir programma, priekšraksti, eksāmeni, "bezjēdzīga un nesaudzīga" cīņa par mācību priekšmetu sastāvu skolas kursā, oficiālā stāvokļa vektoru un izglītības kvalitāti. Un viņa reālajā dzīvē, kā likums, koncentrējas viss, kas ir mūsdienu izglītība: digitalizācija, e-mācības, mobilās mācības, mācīšanās caur Coursera, UoPeople un citas tiešsaistes iestādes, vebināri, virtuālās laboratorijas utt. Tas viss pagaidām nav kļuvis par daļu. no vispārpieņemtās globālās izglītības paradigmas, bet lokāli izglītības un pētniecības digitalizācija jau notiek.

MOOC-learning (Massive Open Online Courses, masu lekcijas no atvērtiem avotiem) lieliski noder ideju, formulu un citu teorētisko zināšanu nodošanai nodarbībās un lekcijās. Taču daudzu disciplīnu attīstības pilnībai nepieciešami arī praktiskie vingrinājumi - digitālā mācīšanās "izjuta" šo evolucionāro nepieciešamību un radīja jaunu "dzīves formu" - virtuālās laboratorijas, savas skolas un universitātes izglītībai.

Zināma e-mācību problēma ir tā, ka tajā galvenokārt tiek pasniegti teorētiskie priekšmeti. Iespējams, nākamais tiešsaistes izglītības attīstības posms būs praktisko jomu aptveršana. Un tas notiks divos virzienos: pirmais ir līgumiskas prakses deleģēšana uz fiziski esošām augstskolām (piemēram, medicīnas gadījumā), un otrs ir virtuālo laboratoriju attīstība dažādās valodās.

Kāpēc mums ir vajadzīgas virtuālās laboratorijas vai virtuālās laboratorijas?

  • Sagatavoties reālam laboratorijas darbam.
  • Skolas aktivitātēm, ja nav atbilstošu apstākļu, materiālu, reaģentu un aprīkojuma.
  • Tālmācībai.
  • Patstāvīgai disciplīnu apguvei pieaugušā vecumā vai kopā ar bērniem, jo ​​daudzi pieaugušie viena vai otra iemesla dēļ izjūt nepieciešamību “atcerēties” to, kas skolā nekad nav apgūts vai saprasts.
  • Zinātniskajam darbam.
  • Augstākajai izglītībai ar svarīgu praktisko sastāvdaļu.

Virtulabu šķirnes. Virtuālās laboratorijas var būt 2D vai 3D; vienkārša jaunāko klašu skolēniem un sarežģīta, praktiska vidusskolēniem un vidusskolēniem, studentiem un skolotājiem. Viņu virtulabas ir paredzētas dažādām disciplīnām. Visbiežāk tā ir fizika un ķīmija, taču ir arī visai oriģinālas, piemēram, ekologu virtulabora.

Īpaši nopietnām universitātēm ir savas virtuālās laboratorijas, piemēram, akadēmiķa S.P.Koroļeva vārdā nosauktā Samaras Valsts aviācijas un kosmosa universitāte un Maksa Planka Zinātņu vēstures institūts Berlīnē (Max Planck Institute for the History of Science, MPIWG). Atgādinām, ka Makss Planks ir vācu teorētiskais fiziķis, kvantu fizikas pamatlicējs. Institūta virtuālajai laboratorijai pat ir oficiāla vietne. Prezentāciju varat noskatīties šajā saitē. Virtuālā laboratorija: Eksperimentalizācijas vēstures izpētes rīki. Tiešsaistes laboratorija ir platforma, kurā vēsturnieki publicē un apspriež savus pētījumus par eksperimentēšanas tēmu dažādās zinātnes jomās (no fizikas līdz medicīnai), mākslā, arhitektūrā, medijos un tehnoloģijās. Tajā ir arī ilustrācijas un teksti par dažādiem eksperimentēšanas aspektiem: rīki, eksperimenti, filmas, zinātnieku fotogrāfijas uc Studenti var izveidot savu kontu šajā virtulaborā un pievienot zinātniskus darbus diskusijai.

Maksa Planka Zinātnes vēstures institūta virtuālā laboratorija

Virtulab portāls

Krievvalodīgo virtulabu izvēle, diemžēl, joprojām ir maza, bet tas ir laika jautājums. E-apmācības izplatība skolēnu un studentu vidū, digitalizācijas masveida iespiešanās izglītības iestādēs kaut kādā veidā radīs pieprasījumu, un tad viņi sāks masveidā attīstīt skaistas modernas virtuālās laboratorijas dažādās disciplīnās. Par laimi, jau ir diezgan attīstīts specializēts portāls, kas veltīts virtuālajām laboratorijām - Virtulab.Net. Tas piedāvā diezgan jaukus risinājumus un aptver četras disciplīnas: fiziku, ķīmiju, bioloģiju un ekoloģiju.

Virtuālā laboratorija 3D fizikā Virtulab .Net

Virtuālās inženierijas prakse

Virtulab.Net inženierzinātnes pagaidām nenorāda kā vienu no savām specialitātēm, taču ziņo, ka tur izvietotās fizikas virtulabas var noderēt arī inženierzinātņu tālmācībā. Galu galā, piemēram, lai izveidotu matemātiskos modeļus, ir nepieciešama dziļa izpratne par modelēšanas objektu fizisko būtību. Kopumā inženierzinātņu virtulabām ir milzīgs potenciāls. Inženieru izglītība lielā mērā ir orientēta uz praksi, taču universitātes reti izmanto šādas virtuālās laboratorijas, jo digitālās izglītības tirgus inženierzinātņu jomā ir nepietiekami attīstīts.

CADIS sistēmas (SSAU) uz problēmām orientēti izglītības kompleksi. Koroļeva vārdā nosauktā Samaras Aviācijas un kosmosa universitāte ir izstrādājusi pati savu inženiertehnisko virtuālu, lai stiprinātu tehnisko speciālistu apmācību. SSAU Jauno informācijas tehnoloģiju centrs (CNIT) izveidoja "CADIS sistēmas problēmorientētus izglītības kompleksus". Saīsinājums CADIS nozīmē "Automatizēto didaktisko rīku kompleksu sistēma". Tās ir īpašas klases, kurās notiek virtuālās laboratorijas semināri par materiālu stiprību, konstrukciju mehāniku, optimizācijas metodēm un ģeometrisko modelēšanu, lidmašīnu projektēšanu, materiālu zinātni un termisko apstrādi un citām tehniskajām disciplīnām. Dažas no šīm darbnīcām ir brīvi pieejamas SSAU serverī. Virtuālās klases satur tehnisko objektu aprakstus ar fotogrāfijām, diagrammām, saitēm, zīmējumiem, video, audio un zibatmiņas animācijām ar palielināmo stiklu, lai apskatītu virtuālās vienības sīkas detaļas. Ir arī paškontroles un apmācības iespēja. Lūk, kādi ir virtuālās sistēmas CADIS kompleksi:

  • Sijas - komplekss siju diagrammu analīzei un konstruēšanai materiālu stiprības gaitā (inženierzinātnes, būvniecība).
  • Struktūra - metožu kopums mehānisko konstrukciju (inženieru, būvniecības) jaudas ķēžu projektēšanai.
  • Optimizācija - matemātiskās optimizācijas metožu komplekss (CAD kursi mašīnbūvē, celtniecībā).
  • Splains - interpolācijas un aproksimācijas metožu komplekss ģeometriskajā modelēšanā (CAD kursi).
  • I-beam - komplekss plānsienu konstrukciju (inženieru, būvniecības) spēka darba modeļu izpētei.
  • Ķīmiķis - kompleksu komplekts ķīmijā (vidusskolām, specializētajiem licejiem, sagatavošanas kursiem augstskolām).
  • Organiskā - kompleksi organiskajā ķīmijā (universitātēm).
  • Polimērs - kompleksi makromolekulāro savienojumu ķīmijā (universitātēm).
  • Molecule Constructor - Simulatora programma "Molecule Constructor".
  • Matemātika - elementārās matemātikas komplekss (augstskolas reflektantiem).
  • Fiziskā izglītība ir komplekss fiziskās audzināšanas teorētisko kursu atbalstam.
  • Metalurgs - metālzinātnes un termiskās apstrādes komplekss (universitātēm un tehniskajām skolām).
  • Zubrol - mehānismu un mašīnu detaļu teorijas komplekss (universitātēm un tehniskajām skolām).

Virtuālie instrumenti vietnē Zapisnyh.Narod.Ru. Inženieru izglītībā ļoti noderēs vietne Zapisnyh.Narod.Ru, kurā bez maksas varat lejupielādēt virtuālos instrumentus skaņas kartē, kas paver plašas iespējas tehnoloģiju radīšanai. Tie noteikti ieinteresēs skolotājus un noderēs lekcijās, zinātniskajā darbā un laboratorijas darbnīcās dabas un tehniskajās disciplīnās. Vietnē ievietoto virtuālo instrumentu klāsts ir iespaidīgs:

  • kombinētais LF ģenerators;
  • divfāžu LF ģenerators;
  • osciloskopa ierakstītājs;
  • osciloskops;
  • frekvences mērītājs;
  • AF raksturgrāfs;
  • tehnogrāfs;
  • elektriskais skaitītājs;
  • skaitītājs R, C, L;
  • mājas elektrokardiogrāfs;
  • kapacitātes un ESR novērtētājs;
  • hromatogrāfijas sistēmas KhromProtsessor-7-7M-8;
  • ierīce kvarca pulksteņu darbības traucējumu pārbaudei un diagnosticēšanai utt.

Viena no virtuālajām inženierijas ierīcēm no vietnes Zapisnyh.Narod.Ru

Fizikas virtuālās laboratorijas

Ekoloģiskā virtulāba vietnē Virtulab .Net. Portāla vides laboratorija skar gan vispārīgus Zemes attīstības jautājumus, gan atsevišķus likumus.

Vizualizācija ir viena no efektīvākajām mācību metodēm, kas palīdz daudz vieglāk un dziļāk izprast dažādu parādību būtību.Ne velti senatnē tika izmantoti uzskates līdzekļi. Vizualizācija un modelēšana ir īpaši noderīga, pētot dinamiskus, laikā mainīgus objektus un parādības, kuras var būt grūti saprotamas, skatoties uz vienkāršu statisku attēlu parastā mācību grāmatā. Laboratorijas darbi un izglītojoši eksperimenti ir ne tikai noderīgi, bet arī ļoti interesanti – ar atbilstošu organizāciju, protams.

Ne visus izglītojošos eksperimentus var vai vajadzētu veikt "reālā" režīmā. Nav pārsteidzoši, ka datorsimulācijas tehnoloģijas ātri ienāca šajā jomā. Tagad tirgū ir pieejamas vairākas programmatūras pakotnes, kas paredzētas virtuālo izglītības eksperimentu īstenošanai. Šajā pārskatā tiks aplūkots salīdzinoši jauns šādu risinājumu iemiesojums: virtuālās tiešsaistes laboratorijas. Ar viņu palīdzību jūs varat veikt datoreksperimentus, neiegādājoties papildu programmas, un jebkurā ērtā laikā būtu pieejams internets.

Šāda veida modernu tīkla projektu izstrādē šobrīd ir vairākas tendences. Pirmā ir izkliedēšana ievērojamā resursu daudzumā. Līdzās lieliem projektiem, kuros tiek uzkrāts ievērojams satura apjoms, ir daudz vietņu, kurās ir dažas laboratorijas. Otra tendence ir gan daudznozaru projektu klātbūtne, kas piedāvā laboratorijas dažādām zināšanu nozarēm, gan tematiski specializēti projekti. Visbeidzot, jāatzīmē, ka dabaszinātnēm veltītās laboratorijas vislabāk ir pārstāvētas tiešsaistē. Patiešām, fiziskie eksperimenti kopumā var būt ļoti dārgs pasākums, un datoru laboratorija ļauj ielūkoties sarežģītu procesu aizkulisēs. Uzvar arī ķīmija: nav jāiegādājas īsti reaģenti, laboratorijas iekārtas, nav jābaidās kļūdas gadījumā kaut ko sabojāt. Tikpat auglīga lauks virtuālo laboratoriju darbnīcām ir bioloģija un ekoloģija. Nav noslēpums, ka detalizēta bioloģiskā objekta izpēte bieži beidzas ar tā nāvi. Ekoloģiskās sistēmas ir lielas un sarežģītas, tāpēc virtuālo modeļu izmantošana atvieglo to uztveri.

Mūsu pārskatā ir iekļauti vairāki interesantākie tiešsaistes projekti, gan daudzveidīgi, gan tematiski. Visi šī apskata tīmekļa resursi ir vietnes ar atvērtu, bezmaksas piekļuvi.

VirtuLab

VirtuLab resurss ir lielākā virtuālo eksperimentu kolekcija dažādās akadēmiskajās disciplīnās mūsdienu Runet. Kolekcijas galvenā vienība ir virtuāls eksperiments. No tehniskā viedokļa šis ir interaktīvs video, kas veidots, izmantojot Adobe Flash. Dažas laboratorijas ir izgatavotas trīsdimensiju grafikā. Lai strādātu ar tiem, jums būs jāinstalē Adobe Shockwave Player ar Havok Physics Scene pievienojumprogrammu. Šo papildinājumu varat atrast vietnē director-online.com. Iegūtais arhīvs ir jāizpako Adobe Shockwave Player Xtras direktorijā, kas atrodas Windows sistēmas direktorijā.

VirtuLab resurss ir lielākā virtuālo tiešsaistes kolekcija
laboratorijaskrieviski

Katrs video ļauj veikt eksperimentu, kuram ir mācību mērķis un skaidrs uzdevums. Lietotājam tiek piedāvāti visi instrumenti un objekti, kas nepieciešami rezultāta iegūšanai. Uzdevumi un padomi tiek parādīti kā īsziņas. VirtuLab video ir spēcīgs izglītojošs aspekts, piemēram, ja lietotājs kļūdās, sistēma neļaus viņam iet tālāk, kamēr kļūda nav novērsta.

VirtuLab eksperimentu kolekcija ir diezgan plaša un daudzveidīga. VirtuLab nav sava iebūvēta meklētāja, tāpēc, lai atrastu vēlamo eksperimentu, atliek tikai ritināt kataloga sadaļas. Arhīvs ir sadalīts četros galvenajos blokos: "Fizika", "Ķīmija", "Bioloģija" un "Ekoloģija". To ietvaros ir šaurākas tematiskās sadaļas. Jo īpaši fizikā tās ir šīs disciplīnas sadaļas. Ir eksperimenti iepazans ar mehniku, elektriskajiem un optiskajiem efektiem. 3D grafikā ir izveidotas vairākas laboratorijas, kas palīdz demonstrēt dažādus eksperimentus: no eksperimentiem ar dinamometriem līdz refrakcijai un citiem optiskiem efektiem.

"Bioloģijā" par pamatu sadalījumam kļuva skolas mācību programmas klases. Uzdevumu saturs šeit var būt ļoti atšķirīgs. Tātad ir uzdevumi dažādu dzīvo organismu uzbūves īpatnību izpētei (piemēram, projektētājs visu veidu organismu salikšanai no piedāvātajām “detaļām”) un uzdevumi, kas simulē darbu ar mikroskopu un dažādu audu preparātiem.

PhET vietne ir vairāku nozaru Java sīklietotņu kolekcija,
ar kuru varat strādāt gan tiešsaistē, gan vietējā datorā

Atsevišķi sadaļā Cutting Edge Research ir izceltas modernākajiem pētījumiem veltītas demonstrācijas. Regulāri parādās jauni priekšmeti arhīvā, tiem ir paredzēta sadaļa New Sims.

Pievērsiet uzmanību apakšsadaļai Translated Sims. Šajā lapā ir saraksts ar visām valodām, kurās ir tulkotas piedāvātās virtuālās laboratorijas. Viņu vidū ir arī kāds krievs - šodien šeit ir tieši piecdesmit šādu eksperimentu. Interesanti, ka demonstrāciju skaits angļu, serbu un ungāru valodā ir gandrīz vienāds. Ja vēlaties, varat piedalīties demonstrāciju tulkošanā. Šim nolūkam tiek piedāvāta īpaša PhET Translation Utility lietojumprogramma.

Kas ir PhET demonstrācijas un kas no tām var gūt labumu? Tie ir balstīti uz Java tehnoloģiju. Tas ļauj veikt eksperimentus tiešsaistē, lejupielādēt sīklietotnes vietējā datorā un iegult tos kā logrīkus citās tīmekļa lapās. Visas šīs iespējas ir pieejamas katrā PhET demonstrācijas lapā.

Visi PhET eksperimenti ir interaktīvi. Tajos ir viens vai vairāki uzdevumi, kā arī visu to risināšanai nepieciešamo elementu kopums. Tā kā risinājuma gaita parasti tiek pietiekami detalizēti atklāta teksta piezīmēs, demonstrāciju galvenais mērķis ir vizualizēt un izskaidrot efektus, nevis pārbaudīt lietotāja zināšanas un prasmes. Tātad, viens no ķīmiskās sadaļas demonstrējumiem ierosina izveidot molekulas no piedāvātajiem atomiem un aplūkot rezultāta trīsdimensiju vizualizāciju. Bioloģiskajā sadaļā ir kalkulators cilvēka kaloriju patēriņa bilancei dienas laikā: var norādīt uzņemtās pārtikas veidus un daudzumus, kā arī fizisko slodzi. Tad atliek tikai novērot izmaiņas eksperimentālajā "mazajā cilvēkā" noteiktā vecumā, augumā un sākotnējā svarā. Matemātikas sadaļa lepojas ar ļoti noderīgiem grafiku veidošanas rīkiem dažādām funkcijām, aritmētiskām spēlēm un citām interesantām lietojumprogrammām. Fizikas sadaļa piedāvā plašu "laboratoriju" klāstu, kas demonstrē dažādas parādības - no vienkāršas kustības līdz kvantu mijiedarbībai.

PhET
Atzīme: 4
Interfeisa valoda: Angļu valoda, ir krievu valoda
Izstrādātājs: Kolorādo Universitāte
Vietne: phet.colorado.edu

Volframa demonstrāciju projekts

Ļoti vērtīgs tiešsaistes laboratoriju avots ir Wolfram Demonstrations Project, daudznozaru resurss. Projekta mērķis ir vizuāli demonstrēt mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju koncepcijas. Wolfram apgalvo, ka tā ir vienota platforma, kas ļauj izveidot vienotu tiešsaistes interaktīvo laboratoriju katalogu. Tas, pēc tā izstrādātāju domām, ļaus lietotājiem izvairīties no problēmām, kas saistītas ar neviendabīgu mācību resursu un izstrādes platformu izmantošanu.

Wolfram Demonstrations Project katalogā ir vairāk nekā 7000 vienumu.
virtuālās laboratorijas

Šī vietne ir daļa no lielāka Wolfram interneta projekta. Wolfram demonstrāciju projektam pašlaik ir iespaidīgs vairāk nekā 7000 interaktīvu demonstrāciju katalogs.

Laboratoriju un demonstrāciju izveides tehnoloģiskais pamats ir Wolfram Mathematica pakotne. Lai skatītu demonstrācijas, jums būs jālejupielādē un jāinstalē īpašs Wolfram CDF Player, kura izmērs ir nedaudz lielāks par 150 MB.

Projektu katalogs sastāv no 11 galvenajām sadaļām, kas attiecas uz dažādām zināšanu nozarēm un cilvēka darbību. Ir lielas fizikālās, ķīmiskās un matemātiskās sadaļas, kā arī tās, kas veltītas tehnoloģijām un inženierzinātnēm. Bioloģijas zinātnes ir labi pārstāvētas. Modeļu sarežģītības līmeņi, kā arī prezentācijas līmeņi ir ļoti dažādi. Katalogs satur diezgan sarežģītus demonstrējumus, kas vērsti uz augstāko izglītību, un daudzas laboratorijas ir veltītas jaunāko zinātnes sasniegumu ilustrēšanai. Tajā pašā laikā vietnē ir arī sadaļas, kas paredzētas bērniem. Iespējams, valodas barjera var kļūt par zināmām neērtībām: Wolfram projekts pašlaik ir tīri angļu valodā. Tomēr demonstrācijās un laboratorijās nav daudz teksta, pārvaldības rīki ir diezgan vienkārši, un ar tiem ir viegli rīkoties bez uzvednēm.

Nav konkrētu uzdevumu vai kontroles pār to izpildi. Tomēr saturu nevar saukt tikai par prezentācijām vai videoklipiem. Wolfram demonstrācijās ir pietiekami daudz interaktivitātes. Gandrīz jebkurā no tiem ir rīki, kas palīdz mainīt attēloto objektu parametrus, tādējādi veicot virtuālus eksperimentus ar tiem. Tas veicina dziļāku izpratni par demonstrētajiem procesiem un parādībām.

Volframa demonstrāciju projekts
Novērtējums: 4
Interfeisa valoda: Angļu
Izstrādātājs: Volframa demonstrāciju projekts un līdzstrādnieki
Vietne: demonstrations.wolfram.com

IrYdium ķīmijas laboratorija

Papildus "daudzveidīgajiem" projektiem mūsdienu tīmeklī ir arī daudzas specializētas tiešsaistes laboratorijas, kas veltītas noteiktām zinātnēm. Sāksim ar The ChemCollective, projektu, kas veltīts ķīmijas izpētei. Tajā ir daudz tematisku materiālu angļu valodā. Viena no interesantākajām sadaļām ir sava virtuālā laboratorija ar nosaukumu IrYdium Chemistry Lab. Tās ierīce ievērojami atšķiras no visiem iepriekš apspriestajiem projektiem. Fakts ir tāds, ka šeit netiek piedāvāti konkrēti, konkrēti eksperimenti ar viņu uzdevumiem. Tā vietā lietotājam tiek dota gandrīz pilnīga rīcības brīvība.

IrYdium tiešsaistes ķīmijas laboratorija ir atšķirīga
augsta iestatīšanas un darbības elastība

Laboratorija ir veidota Java sīklietotnes veidā. Starp citu, to var lejupielādēt un palaist lokālajā datorā - attiecīgā lejupielādes saite ir ievietota projekta galvenajā lapā.

Sīklietotnes saskarne ir sadalīta vairākās zonās. Vidū ir darbvieta, kas parāda eksperimenta norisi. Labā kolonna tiek nodota sava veida "instrumentu panelim" - tajā tiek parādīta informācija par notiekošajām reakcijām: temperatūra, skābums, molaritāte un citi papildu dati. Sīklietotnes kreisajā pusē ir tā sauktā “Reaģentu noliktava”. Šis ir dažādu virtuālo reaģentu komplekts, kas izveidots hierarhiska koka veidā. Šeit var atrast skābes, bāzes, indikatorvielas un visu pārējo, kas nepieciešams eksperimentālajam ķīmiķim. Lai strādātu ar tiem, tiek piedāvāta laba dažādu laboratorijas stikla trauku izvēle, deglis, svari un cits aprīkojums. Rezultātā lietotāja rīcībā ir labi aprīkota laboratorija ar nedaudz vairāk kā ierobežotām iespējām eksperimentēt.

Tā kā šeit nav konkrētu uzdevumu, eksperimenti tiek veikti lietotājam vajadzīgā un interesantā veidā. Atliek tikai atlasīt nepieciešamās vielas, izveidot eksperimentālu iestatījumu, izmantojot piedāvāto virtuālo aprīkojumu, un sākt reakciju. Ir ļoti ērti, ka iegūto vielu var pievienot reaģentu kolekcijai, ko izmantot turpmākajos eksperimentos.

Kopumā tas izrādījās interesants un noderīgs resurss, ko raksturo augsta izmantošanas elastība. Ja mēs ņemam vērā gandrīz pilnīgu programmas tulkojumu krievu valodā, tad IrYdium Chemistry Lab laboratorija var kļūt par ļoti noderīgu rīku ķīmisko pamatzināšanu apgūšanai.

IrYdium ķīmijas laboratorija
Atzīme: 5
Interfeisa valoda: krievu angļu
Izstrādātājs: Chem kolektīvs
Vietne: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

"Virtuālā laboratorija" teachmen.ru

Šis ir otrais Krievijas projekts mūsu pārskatā. Šis resurss specializējas fizikālās parādībās. Virtuālo laboratoriju darbības joma neaprobežojas tikai ar skolas mācību programmas ietvaru. Tajos piedāvātā tiešsaistes pieredze, ko izstrādājuši Čeļabinskas Valsts universitātes speciālisti, būs piemērota ne tikai skolēniem, bet arī studentiem. Tehniski šis resurss ir Flash un Java kombinācija, tāpēc vēlēsities iepriekš pārbaudīt Java virtuālās mašīnas atjauninājumus savā datorā.

Virtuālās laboratorijas projekta uzdevumi ir dažādi
augstāka sarežģītība

Šeit esošo laboratoriju dizains ir shematisks un stingrs. Šķiet, parādās kaut kādas atdzīvinātas bildes no mācību grāmatas. To uzsver mācību sesiju pavadīšanai paredzēto materiālu pieejamība. Galvenais uzsvars šādos eksperimentos tiek likts uz konkrētu uzdevumu veikšanu un lietotāja zināšanu pārbaudi.

Projektu katalogā ir ducis galveno tematisko sadaļu - no mehānikas līdz atomu un kodolfizikai. Katrā no tām ir līdz desmit atbilstošām interaktīvajām virtuālajām laboratorijām. Papildus tiek piedāvāti ilustrēti lekciju konspekti, daži ar saviem virtuālajiem eksperimentiem.

Šeit diezgan rūpīgi tiek atveidota eksperimentētāja darba vide. Ierīces tiek demonstrētas diagrammu veidā, tiek piedāvāts veidot grafikus un izvēlēties atbildes no pieejamajām iespējām. Eksperimenti "Virtuālajā laboratorijā" ir grūtāki nekā VirtuLab. Resursa kolekcijā ir eksperimenti par atomu un kodolfiziku, lāzerfiziku, kā arī “atomu konstruktors”, kas piedāvā no dažādām elementārdaļiņām salikt atomu. Notiek eksperimenti, lai atrastu un neitralizētu starojuma avotu, pētītu lāzeru īpašības. Turklāt ir "mehāniskās" laboratorijas, kas galvenokārt ir vērstas uz skolēniem.

Tiešsaistes laboratorijas

Papildus lieliem resursiem ar desmitiem un simtiem virtuālu eksperimentālu vietņu, tīmeklī ir daudz mazu vietņu, kas piedāvā vairākus interesantus eksperimentus par konkrētu, parasti šauru tēmu.

Labs sākumpunkts, meklējot nelielu virtuālu
laboratorijasgadā var kļūt par tiešsaistes laboratoriju projektu

Šādā situācijā, lai atrastu nepieciešamos demonstrējumus, noteikti noderēs katalogu projekti, kas apkopo un organizē saites uz šādām vietnēm. Labs sākumpunkts ir tiešsaistes laboratorijas direktorijā (onlinelabs.in). Šis resurss apkopo un organizē saites uz projektiem, kas piedāvā brīvi pieejamus tiešsaistes eksperimentus un laboratorijas dažādās zinātnes jomās. Katrai zinātnei ir atbilstoša sadaļa. Projekta interešu jomā, pirmkārt, fizika, ķīmija un bioloģija. Tieši šīs sadaļas ir lielākās un labi atjauninātās. Turklāt anatomijai, astronomijai, ģeoloģijai un matemātikai veltītie pamazām tiek aizpildīti. Katrā no sadaļām ir saites uz attiecīgiem interneta resursiem ar īsu anotāciju angļu valodā, kurā aprakstīts konkrētas laboratorijas mērķis.

"Virtuālā laboratorija" teachmen.ru
Atzīme: 3
Valoda: krievu valoda
Izstrādātājs:Čeļabinskas Valsts universitāte
Vietne: