Virtuelni rad iz hemije. Virtuelne laboratorije za učenje na daljinu, univerzitete i škole

Vizualizacija je jedna od najefikasnijih nastavnih metoda koja pomaže da se mnogo lakše i dublje shvati suština različitih pojava; nije bez razloga da se vizuelna pomagala koriste od davnina. Vizualizacija i modeliranje su posebno korisni kada se proučavaju dinamički, vremenski promjenjivi objekti i fenomeni koje može biti teško razumjeti gledanjem jednostavne statične slike u običnom udžbeniku. Laboratorijski rad i edukativni eksperimenti nisu samo korisni, već i vrlo zanimljivi - naravno uz odgovarajuću organizaciju.

Ne mogu se ili trebaju svi obrazovni eksperimenti izvoditi u “stvarnom” načinu. Nije iznenađujuće da su tehnologije kompjuterskog modeliranja brzo došle u ovu oblast. Sada na tržištu postoji niz softverskih paketa dizajniranih za izvođenje virtuelnih obrazovnih eksperimenata. Ovaj pregled će ispitati relativno novi aspekt takvih rješenja: virtualne online laboratorije. Uz njihovu pomoć, možete izvoditi kompjuterske eksperimente bez kupovine dodatnih programa, a u bilo kojem pogodnom trenutku imali biste pristup internetu.

Sada se uočava nekoliko trendova u razvoju modernih mrežnih projekata ove vrste. Prvi je disperzija na značajnu količinu resursa. Uz velike projekte koji akumuliraju značajnu količinu sadržaja, postoje mnoge stranice koje sadrže mali broj laboratorija. Drugi trend je prisustvo kako multiindustrijskih projekata koji nude laboratorije za različite oblasti znanja, tako i tematskih specijalizovanih projekata. Na kraju, treba napomenuti da su laboratorije posvećene prirodnim naukama najbolje zastupljene na internetu. Zaista: fizički eksperimenti općenito mogu biti vrlo skup poduhvat, ali kompjuterska laboratorija vam omogućava da pogledate iza kulisa složenih procesa. Hemija također ima koristi: nema potrebe za kupovinom pravih reagensa, laboratorijske opreme i nema straha da ćete nešto pokvariti u slučaju greške. Jednako plodno polje za virtuelne laboratorijske radionice su biologija i ekologija. Nije tajna da se detaljno proučavanje biološkog objekta često završava njegovom smrću. Ekološki sistemi su veliki i složeni, pa korištenje virtuelnih modela omogućava pojednostavljenje njihove percepcije.

Naša recenzija uključuje nekoliko najzanimljivijih online projekata, kako multidisciplinarnih tako i tematskih. Svi web resursi u ovoj recenziji su stranice sa otvorenim, besplatnim pristupom.

VirtuLab

VirtuLab resurs je najveća zbirka virtuelnih iskustava u različitim akademskim disciplinama na modernom RuNetu. Glavna jedinica kolekcije je virtuelni eksperiment. Sa tehničke tačke gledišta, ovo je interaktivni video napravljen pomoću Adobe Flash-a. Neki laboratoriji su napravljeni u trodimenzionalnoj grafici. Da biste radili s njima, morat ćete instalirati Adobe Shockwave Player s dodatkom Havok Physics Scene. Ovaj dodatak možete pronaći na director-online.com. Dobijenu arhivu morate raspakovati u Xtras direktorij vašeg Adobe Shockwave Playera, koji se nalazi u Windows sistemskom direktoriju.

VirtuLab resurs je najveća zbirka virtuelnih online
laboratorijena ruskom

Svaki video vam omogućava da provedete eksperiment koji ima edukativnu svrhu i jasan zadatak. Korisniku se nude svi alati i predmeti potrebni za postizanje rezultata. Zadaci i savjeti se prikazuju kao tekstualne poruke. VirtuLab video snimci imaju snažan edukativni aspekt, na primjer, ako korisnik napravi grešku, sistem mu neće dozvoliti dalje dok se greška ne ispravi.

VirtuLabova kolekcija eksperimenata je prilično opsežna i raznolika. VirtuLab nema svoju ugrađenu tražilicu, tako da da biste pronašli eksperiment koji vam je potreban, morate samo proći kroz dijelove kataloga. Arhiv je podijeljen u četiri glavna bloka: “Fizika”, “Hemija”, “Biologija” i “Ekologija”. U okviru njih postoje uži tematski dijelovi. Konkretno, za fiziku su to dijelovi ove discipline. Postoje eksperimenti za upoznavanje sa mehanikom, električnim i optičkim efektima. Brojni laboratoriji su dizajnirani u 3D grafici, što pomaže u demonstriranju raznih eksperimenata: od eksperimenata s dinamometrima do refrakcije i drugih optičkih efekata.

U predmetu „Biologija“ osnova odjeljenja bili su časovi školskog programa. Sadržaj zadataka ovdje može biti vrlo različit. Dakle, postoje zadaci za proučavanje strukturnih karakteristika različitih živih organizama (na primjer, konstrukcioni set za sklapanje svih vrsta organizama od predloženih "dijelova") i zadaci koji simuliraju rad s mikroskopom i s preparatima različitih tkiva.

PhET web stranica je multidisciplinarna zbirka Java apleta,
sa kojima možete raditi i na mreži i na lokalnom računaru

Odvojeno, u odjeljku Cutting Edge Research, istaknute su demo snimke posvećene najnovijim istraživanjima. Nove stavke se redovno pojavljuju u arhivi; njima je posvećena sekcija New Sims.

Obratite pažnju na pododjeljak Translated Sims. Ova stranica sadrži listu svih jezika na koje su prevedene ponuđene virtuelne laboratorije. Među njima je i jedan Rus - danas je ovde tačno pedesetak takvih eksperimenata. Zanimljivo je da je broj demonstracija na engleskom, srpskom i mađarskom gotovo jednak. Ako želite, možete učestvovati u prevođenju demonstracija. U tu svrhu nudi se posebna aplikacija, PhET Translation Utility.

Šta su PhET demonstracije i ko može imati koristi od njih? Izgrađeni su na Java tehnologiji. Ovo vam omogućava da izvodite eksperimente na mreži, preuzimate aplete na vaš lokalni računar i ugrađujete ih na druge web stranice kao widgete. Sve ove opcije su date na svakoj PhET demo stranici.

Svi PhET eksperimenti su interaktivni. Sadrže jedan ili više zadataka, kao i skup svih elemenata potrebnih za njihovo rješavanje. Budući da je rješenje obično dovoljno detaljno objašnjeno u tekstualnim bilješkama, glavna svrha demonstracija je vizualizacija i objašnjenje efekata, a ne testiranje znanja i vještina korisnika. Dakle, jedna od demonstracija hemijskog odjeljka sugerira pravljenje molekula od predloženih atoma i gledanje trodimenzionalne vizualizacije rezultata. U biološkoj sekciji nalazi se kalkulator za ravnotežu potrošnje kalorija u toku dana: možete navesti vrste i količine hrane koja se konzumira, kao i količinu fizičke aktivnosti. Zatim ostaje samo da se promatraju promjene na eksperimentalnom “malom čovjeku” date dobi, visine i početne težine. Matematički dio se može pohvaliti vrlo korisnim alatima za crtanje različitih funkcija, aritmetičkih igara i drugih zanimljivih aplikacija. Odjeljak za fiziku nudi širok spektar "laboratorija" koji demonstriraju različite fenomene - od jednostavnog kretanja do kvantnih interakcija.

PhET
ocjena: 4
Jezik interfejsa: Engleski, ruski dostupan
Programer: Univerzitet u Koloradu
web stranica: phet.colorado.edu

Wolfram Demonstrations Project

Veoma vrijedan izvor online laboratorija je multidisciplinarni Wolfram Demonstrations Project. Cilj projekta je jasno demonstrirati koncepte moderne nauke i tehnologije. Wolfram tvrdi da je jedinstvena platforma za kreiranje jedinstvenog kataloga onlajn interaktivnih laboratorija. Ovo će, prema njegovim programerima, omogućiti korisnicima da izbjegnu probleme povezane s korištenjem heterogenih resursa za učenje i razvojnih platformi.

Katalog Wolfram Demonstrations Project sadrži više od 7 hiljada.
virtuelne laboratorije

Ova stranica je dio velikog internet projekta pod nazivom Wolfram. Wolfram Demonstrations Project trenutno ima impresivan katalog od preko 7.000 interaktivnih demo snimaka.

Tehnološka osnova za izradu laboratorija i demonstracija je paket Wolfram Mathematica. Da biste pogledali demonstracije, morat ćete preuzeti i instalirati poseban Wolfram CDF Player, koji je veličine nešto više od 150 MB.

Katalog projekta sastoji se od 11 glavnih dijelova koji se odnose na različite grane znanja i ljudske djelatnosti. Postoje velike fizičke, hemijske i matematičke sekcije, kao i one posvećene tehnologiji i inženjerstvu. Biološke nauke su dobro zastupljene. Nivoi složenosti modela, kao i nivoi prezentacije, veoma su različiti. Katalog sadrži prilično složene demonstracije za visoko obrazovanje, mnoge laboratorije posvećene su ilustraciji najnovijih naučnih dostignuća. Istovremeno, sajt ima i sekcije namenjene deci. Jezička barijera može predstavljati određenu neugodnost: projekat Wolfram trenutno je isključivo na engleskom jeziku. Međutim, u demonstracijama i laboratorijama ima malo teksta, kontrolni alati su prilično jednostavni i lako ih je razumjeti bez upita.

Ne postoje konkretni zadaci niti kontrola nad njihovim sprovođenjem. Međutim, sadržaj se ne može jednostavno nazvati prezentacijama ili video zapisima. U Wolframovim demonstracijama postoji prilična količina interaktivnosti. Gotovo svi imaju alate koji pomažu u promjeni parametara objekata koji se predstavljaju, čime se na njima provode virtualni eksperimenti. Ovo doprinosi dubljem razumijevanju prikazanih procesa i pojava.

Wolfram Demonstrations Project
Ocjena: 4
Jezik interfejsa: engleski
Programer: Wolfram Demonstrations Project & Contributors
web stranica: demonstrations.wolfram.com

IrYdium Chemistry Lab

Pored „multiindustrijskih“ projekata na savremenom Webu, postoje mnoge specijalizovane onlajn laboratorije posvećene određenim naukama. Počnimo sa The ChemCollective, projektom posvećenim proučavanju hemije. Sadrži mnogo tematskih materijala na engleskom jeziku. Jedna od njegovih najzanimljivijih sekcija je sopstvena virtuelna laboratorija pod nazivom IrYdium Chemistry Lab. Njegova struktura se značajno razlikuje od svih projekata o kojima smo gore govorili. Činjenica je da ovdje nema konkretnih, specifičnih eksperimenata s vlastitim zadacima. Umjesto toga, korisniku se daje gotovo potpuna sloboda djelovanja.

IrYdium onlajn hemijska laboratorija je drugačija
visoka fleksibilnost u postavljanju i radu

Laboratorija je kreirana u obliku Java appleta. Usput, može se preuzeti i pokrenuti na vašem lokalnom računalu - odgovarajući link za preuzimanje nalazi se na glavnoj stranici projekta.

Interfejs appleta je podijeljen u nekoliko zona. U sredini se nalazi radni prostor u kojem se prikazuje napredak eksperimenta. Desni stupac je neka vrsta „kontrolne ploče“ - prikazuje informacije o reakcijama koje se odvijaju: temperaturu, kiselost, molarnost i druge pomoćne podatke. Na lijevoj strani apleta nalazi se takozvano “Reagent Warehouse”. Ovo je skup svih vrsta virtuelnih reagensa, napravljenih u obliku hijerarhijskog stabla. Ovdje možete pronaći kiseline, baze, indikatorske supstance i sve ostalo što je potrebno eksperimentalnom hemičaru. Za rad s njima nudi se dobar izbor raznog laboratorijskog staklenog posuđa, plamenika, vage i druge opreme. Kao rezultat, korisnik ima na raspolaganju dobro opremljenu laboratoriju sa vrlo ograničenim eksperimentalnim mogućnostima.

Kako ovdje nema konkretnih zadataka, eksperimenti se izvode na način koji je korisniku neophodan i zanimljiv. Ostaje samo odabrati potrebne tvari, izgraditi eksperimentalnu postavku koristeći predloženu virtualnu opremu i započeti reakciju. Vrlo je zgodno da se rezultirajuća tvar može dodati u kolekciju reagensa za korištenje u narednim eksperimentima.

Općenito, pokazalo se da je to zanimljiv i koristan resurs koji karakterizira visoka fleksibilnost korištenja. Ako uzmemo u obzir prisustvo gotovo potpunog ruskog prijevoda programa, onda IrYdium Chemistry Lab može postati vrlo koristan alat za savladavanje osnovnih kemijskih znanja.

IrYdium Chemistry Lab
ocjena: 5
Jezik interfejsa: ruski engleski
Programer: The ChemCollective
web stranica: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

„Virtuelna laboratorija“ teachmen.ru

Ovo je drugi ruski projekat u našoj recenziji. Ovaj resurs je specijalizovan za fizičke pojave. Opseg virtuelnih laboratorija nije ograničen samo na školski program. Online iskustva koja nude, a razvili su stručnjaci sa Čeljabinskog državnog univerziteta, pogodna su ne samo za školarce, već i za studente. Sa tehničke tačke gledišta, ovaj resurs je kombinacija Flash-a i Jave, tako da ćete morati unaprijed provjeriti ima li ažuriranja Java virtuelne mašine na vašem računaru.

Zadaci projekta „Virtuelna laboratorija“ su različiti
veća težina

Dizajn laboratorija ovdje je shematski i strog. Čini se kao da se pojavljuju neobične animirane slike iz udžbenika. Ovo je naglašeno dostupnošću materijala namijenjenih praćenju treninga. Glavni naglasak u ovakvim eksperimentima je na obavljanju specifičnih zadataka i testiranju znanja korisnika.

Katalog projekta uključuje desetak glavnih tematskih odjeljaka - od mehanike do atomske i nuklearne fizike. Svaki od njih sadrži do deset odgovarajućih interaktivnih virtuelnih laboratorija. Nude se i ilustrovane bilješke s predavanja, neke s vlastitim virtualnim eksperimentima.

Radno okruženje eksperimentatora je ovdje vrlo pažljivo reprodukovano. Uređaji su prikazani u obliku dijagrama, predlaže se izrada grafikona i odabir odgovora iz dostupnih opcija. Eksperimenti u „Virtuelnoj laboratoriji“ su složeniji nego u VirtuLabu. Zbirka resursa uključuje eksperimente iz atomske i nuklearne fizike, laserske fizike, kao i „konstruktor atoma“ koji nudi sastavljanje atoma od različitih elementarnih čestica. Postoje eksperimenti o pronalaženju i neutralizaciji izvora zračenja, proučavanju svojstava lasera. Osim toga, postoje i „mehaničke“ laboratorije namijenjene prvenstveno školskoj djeci.

Online Labs in

Pored velikih resursa sa desetinama i stotinama virtuelnih eksperimentalnih sajtova na Internetu, postoji mnogo malih sajtova koji nude niz zanimljivih eksperimenata na određenu, obično usku temu.

Dobra polazna tačka kada tražite mali virtuelni
laboratorijesposoban da postane projekat Online Labs u

U takvoj situaciji, u cilju pronalaženja potrebnih demonstracija, svakako će biti korisni kataloški projekti koji prikupljaju i sistematiziraju linkove na takve stranice. Online Labs u katalogu (onlinelabs.in) može biti dobra polazna tačka. Ovaj resurs prikuplja i sistematizuje veze do projekata koji nude besplatno dostupne online eksperimente i laboratorije u različitim granama nauke. Za svaku nauku postoji odgovarajući odjeljak. Oblasti interesovanja projekta su prvenstveno fizika, hemija i biologija. Ovi odjeljci su najveći i najbolje ažurirani. Osim toga, postepeno se popunjavaju oni koji su posvećeni anatomiji, astronomiji, geologiji i matematici. Svaki odeljak sadrži veze do relevantnih internet izvora sa kratkim sažetkom na engleskom jeziku koji opisuje svrhu određene laboratorije.

„Virtuelna laboratorija“ teachmen.ru
ocjena: 3
Jezik: ruski
Programer: Državni univerzitet u Čeljabinsku
web stranica:

Globalno obrazovanje i naučni proces se tako jasno mijenjaju posljednjih godina, ali iz nekog razloga manje govore o revolucionarnim inovacijama i mogućnostima koje otvaraju, a više o lokalnim ispitnim skandalima. U međuvremenu, suštinu obrazovnog procesa lijepo odražava engleska poslovica „Možeš odvesti konja do vode, ali ne možeš ga natjerati da pije“.

Moderno obrazovanje u suštini živi dvostrukim životom. U njegovom službenom životu vodi se program, propisi, ispiti, „besmislena i nemilosrdna“ bitka oko sastava predmeta u školskom kursu, vektora službenog položaja i kvaliteta obrazovanja. A u njegovom stvarnom životu, po pravilu, koncentrisano je sve što predstavlja savremeno obrazovanje: digitalizacija, eLearning, mobilno učenje, obuka preko Coursera, UoPeople i drugih onlajn institucija, webinari, virtuelne laboratorije itd. Sve to za sada nije postalo deo općeprihvaćene globalne obrazovne paradigme, ali se lokalno već događa digitalizacija obrazovanja i istraživačkog rada.

MOOC obuka (Massive Open Online Courses, masovna predavanja iz otvorenih izvora) je odlična za prenošenje ideja, formula i drugog teorijskog znanja na časovima i predavanjima. Ali da bi se u potpunosti savladale mnoge discipline potrebna je i praktična obuka - digitalno učenje je "osjetilo" ovu evolucijsku potrebu i stvorilo novi "oblik života" - virtuelne laboratorije, vlastiti za školsko i fakultetsko obrazovanje.

Poznati problem sa eLearningom: predaju se uglavnom teorijski predmeti. Možda će sljedeća faza u razvoju online obrazovanja biti pokrivanje praktičnih područja. A to će se dogoditi u dva pravca: prvi je ugovorno prenošenje prakse na fizički postojeće univerzitete (u slučaju medicine, na primjer), a drugi je razvoj virtuelnih laboratorija na različitim jezicima.

Zašto su nam potrebne virtuelne laboratorije ili virtuelne laboratorije?

• Za pripremu za pravi laboratorijski rad.
• Za školsku nastavu, ako odgovarajući uslovi, materijali, reagensi i oprema nisu dostupni.
• Za učenje na daljinu.
• Za samostalno izučavanje disciplina kao odrasla osoba ili zajedno sa decom, jer mnogi odrasli, iz ovih ili onih razloga, osećaju potrebu da „zapamte“ ono što nikada nisu naučili ili razumeli u školi.
• Za naučni rad.
• Za visoko obrazovanje sa važnom praktičnom komponentom.

Vrste virtuelnih laboratorija. Virtuelne laboratorije mogu biti dvodimenzionalne ili 3D; najjednostavniji za osnovce i složeniji, praktični za učenike srednjih i srednjih škola, studente i nastavnike. Njihove vlastite virtuelne laboratorije su razvijene za različite discipline. Najčešće su to fizika i hemija, ali ima i sasvim originalnih, na primjer, virtuallab za ekologe.

Posebno ozbiljni univerziteti imaju svoje virtuelne laboratorije, na primjer, Samara State Aerospace University nazvan po akademiku S.P. Korolevu i berlinski Max Planck institut za istoriju nauke (MPIWG). Podsjetimo da je Max Planck njemački teorijski fizičar, osnivač kvantne fizike. Virtuelna laboratorija instituta ima čak i službenu web stranicu. Prezentaciju možete pogledati na ovom linku Virtuelna laboratorija: alati za istraživanje istorije eksperimentisanja. Online laboratorija je platforma na kojoj istoričari objavljuju i diskutuju o svojim istraživanjima na temu eksperimentisanja u različitim oblastima nauke (od fizike do medicine), umetnosti, arhitekture, medija i tehnologije. Takođe sadrži ilustracije i tekstove o različitim aspektima eksperimentalnih aktivnosti: instrumentima, napretku eksperimenata, filmovima, fotografijama naučnika itd. Studenti mogu kreirati sopstveni nalog u ovoj virtuelnoj laboratoriji i dodati naučne radove za diskusiju.

Virtuelna laboratorija Instituta za istoriju nauke Maks Plank

Virtulab portal

Nažalost, izbor virtuelnih laboratorija na ruskom jeziku je još uvek mali, ali je pitanje vremena. Širenje eLearninga među učenicima i studentima, masovni prodor digitalizacije u obrazovne institucije će na ovaj ili onaj način stvoriti potražnju, a zatim će početi masovno razvijati prekrasne moderne virtuelne laboratorije u različitim disciplinama. Na sreću, već postoji prilično razvijen specijalizovani portal posvećen virtuelnim laboratorijama - Virtulab.Net. Nudi prilično dobra rješenja i pokriva četiri discipline: fiziku, hemiju, biologiju i ekologiju.

Virtuelna laboratorija 3D za fiziku Virtulab .Net

Virtualna inženjerska praksa

Virtulab.Net još ne navodi inženjerstvo među svojim specijalizacijama, ali izvještava da virtualne laboratorije fizike koje se tamo nalaze mogu biti korisne i u obrazovanju na daljinu. Uostalom, na primjer, da bi se izgradili matematički modeli, potrebno je duboko razumijevanje fizičke prirode objekata modeliranja. Generalno, inženjerske virtuelne laboratorije imaju ogroman potencijal. Inženjersko obrazovanje je u velikoj mjeri orijentirano na praksu, ali se takve virtuelne laboratorije još uvijek rijetko koriste na univerzitetima zbog činjenice da je tržište digitalnog obrazovanja u inženjerskoj oblasti nedovoljno razvijeno.

Problemski orijentisani obrazovni kompleksi CADIS sistema (SSAU). Kako bi ojačao obuku tehničkih stručnjaka, Samara Aerospace University po imenu Korolev razvio je vlastiti inženjerski virtuelni laboratorij. Centar za nove informacione tehnologije (CNIT) SSAU kreirao je „Problemsko orijentisane obrazovne komplekse CADIS sistema“. Skraćenica CADIS znači „sistem kompleksa automatizovanih nastavnih sredstava“. To su posebne učionice u kojima se održavaju virtualne laboratorijske radionice o čvrstoći materijala, strukturnoj mehanici, metodama optimizacije i geometrijskog modeliranja, dizajnu aviona, nauci o materijalima i toplinskoj obradi i drugim tehničkim disciplinama. Neke od ovih radionica su besplatno dostupne na serveru Centralnog naučno-istraživačkog instituta SSAU. Virtuelne učionice sadrže opise tehničkih objekata sa fotografijama, dijagramima, linkovima, crtežima, video, audio i flash animacijama sa povećalom za ispitivanje malih detalja virtuelne jedinice. Postoji i mogućnost samokontrole i obuke. Evo šta su CADIS virtuelni sistemski kompleksi:

• Greda - kompleks za analizu i konstruisanje dijagrama greda u toku čvrstoće materijala (mašinstvo, konstrukcija).
• Struktura - kompleks metoda za projektovanje energetskih kola mehaničkih konstrukcija (mašinstvo, konstrukcija).
• Optimizacija - kompleks matematičkih metoda optimizacije (kursevi CAD-a u mašinstvu, građevinarstvu).
• Spline je kompleks interpolacijskih i aproksimacijskih metoda u geometrijskom modeliranju (CAD kursevi).
• I-greda - kompleks za proučavanje obrazaca rada sile tankozidnih konstrukcija (mašinstvo, konstrukcija).

• Hemičar - skup kompleksa iz hemije (za srednju školu, specijalizovane liceje, pripremne kurseve za univerzitete).
• Organski - kompleksi u organskoj hemiji (za univerzitete).
• Polimer - kompleksi o hemiji visokomolekularnih jedinjenja (za univerzitete).
• Konstruktor molekula - simulatorski program “Konstruktor molekula”.
• Matematika - kompleks elementarne matematike (za studente).
• Fizičko vaspitanje je kompleks koji podržava teorijske kurseve fizičkog vaspitanja.
• Metalurg - kompleks metalurgije i termičke obrade (za univerzitete i tehničke škole).
• Zubrol - kompleks iz teorije mehanizama i mašinskih delova (za univerzitete i tehničke škole).

Virtualni instrumenti na Zapisnyh.Narod.Ru. Web stranica Zapisnyh.Narod.Ru bit će vrlo korisna u inženjerskom obrazovanju, gdje možete besplatno preuzeti virtualne instrumente na zvučnoj kartici, što otvara široke mogućnosti za stvaranje opreme. Zasigurno će biti od interesa za nastavnike i biti od koristi na predavanjima, u naučnom radu i u laboratorijskim radionicama iz prirodnih i tehničkih disciplina. Opseg virtuelnih instrumenata objavljenih na sajtu je impresivan:

• kombinovani generator niske frekvencije;
• dvofazni generator niske frekvencije;
• Osciloskopski snimač;
• osciloskop;
• frekventni mjerač;
• AC karakterograf;
• technographer;
• električni brojilo;
• R, C, L metar;
• kućni elektrokardiograf;
• kapacitivnost i ESR estimator;
• hromatografski sistemi KhromProtsessor-7-7M-8;
• uređaj za provjeru i dijagnostiku kvarova kvarcnih satova itd.

Jedan od virtualnih inženjerskih instrumenata sa stranice Zapisnyh.Narod.Ru

Virtuallabs fizike

Ekološki virtuelni laboratorij na Virtulab .Net. Ekološka laboratorija portala bavi se općim pitanjima razvoja Zemlje i pojedinačnim zakonima.

1

Opisana je metodologija izrade laboratorijskog rada iz hemije pomoću virtuelnih laboratorija. Izrada virtuelnog laboratorijskog rada sastoji se od faza postavljanja ciljeva laboratorijskog rada, odabira virtuelne laboratorije, utvrđivanja mogućnosti virtuelnog simulatora, prilagođavanja ciljeva, određivanja sadržaja i didaktičkih zadataka, izrade skripte, testiranja, korekcije scenarija, procjenu i analizu pouzdanosti procesa i rezultata virtuelnog eksperimenta u poređenju sa punim, sastavljanje metodoloških preporuka. Prikazan je model metodologije izrade virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije. Pojašnjen je konceptualni i terminološki aparat u oblasti istraživanja: date su definicije virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije, virtuelne hemijske laboratorije i virtuelnog hemijskog eksperimenta. Prikazane su metode korištenja virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije prilikom studiranja na fakultetu: pri proučavanju novog gradiva, pri konsolidaciji znanja, pri pripremi za kompletan laboratorijski rad kako u nastavi, tako iu vannastavnim samostalnim aktivnostima.

obuku iz hemije

virtuelne laboratorije

virtuelni eksperiment

1. Belokhvostov A. A., Arshansky E. Ya. Elektronska sredstva nastave hemije; razvoj i metode upotrebe. – Minsk: Aversev, 2012. – 206 str.

2. Gavronskaya Yu. Yu., Alekseev V. V. Virtuelni laboratorijski rad u interaktivnoj nastavi fizičke hemije // Vesti Ruskog državnog pedagoškog univerziteta. A.I. Herzen. – 2014. – br. 168. – P.79–84.

3. GOST 15971–90. Sistemi za obradu informacija. Termini i definicije. - Umjesto GOST 15971-84; unos 01/01/1992. - M.: Izdavačka kuća standarda, 1991. – 12 str.

4. Morozov, M. N. Razvoj virtualnog kemijskog laboratorija za školsko obrazovanje // Obrazovne tehnologije i društvo. – 2004. – T 7, br. 3. – P 155-164.

5. Pak, M. S. Teorija i metodika nastave hemije: udžbenik za sveučilište. – Sankt Peterburg: Izdavačka kuća Ruskog državnog pedagoškog univerziteta im. A.I. Herzen, 2015. – 306 str.

6. Federalni državni obrazovni standard visokog stručnog obrazovanja u oblasti obuke 050100 Pedagoško obrazovanje (kvalifikacija (diploma) "bachelor") (odobreno Naredbom Ministarstva obrazovanja i nauke Ruske Federacije od 22. decembra 2009. br. 788 ) (sa izmjenama i dopunama 31. maja 2011.) [Elektronski izvor]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (datum pristupa: 03.10.15.).

7. Virtuelna laboratorija / ChemCollective. Online Resources for Teaching and Learning Chemistry [Elektronski izvor]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (datum pristupa: 03.10.15.).

Virtuelne hemijske laboratorije, virtuelni eksperiment, virtuelni laboratorijski rad iz hemije su perspektivna oblast u hemijskom obrazovanju, koja prirodno privlači pažnju učenika i nastavnika. Relevantnost uvođenja virtuelnih laboratorija u obrazovnu praksu određena je, prvo, informacionim izazovima vremena, a drugo, regulatornim zahtjevima za organizaciju obuke, odnosno obrazovnim standardima. U cilju implementacije pristupa zasnovanog na kompetencijama, važeći Federalni državni obrazovni standardi visokog obrazovanja predviđaju široku upotrebu u obrazovnom procesu aktivnih i interaktivnih oblika izvođenja nastave, uključujući kompjuterske simulacije, u kombinaciji sa vannastavnim radom u cilju formiranja i razvijati profesionalne vještine učenika.

U ovoj oblasti, po rasprostranjenosti i potražnji, vodeći je „Hemija 8-11 razred – virtuelna laboratorija“ MarSTU, namenjena školarcima i aplikantima; Poznati su i interaktivni praktični radovi i eksperimenti iz hemije VirtuLab (http://www.virtulab.net/). Na nivou visokog obrazovanja, resursi na ruskom jeziku na obrazovnom tržištu uključuju virtuelne hemijske laboratorije ENK, sopstvene (i po pravilu zatvorene) razvoje univerziteta i niz resursa na stranim jezicima. Opisi dostupnih virtuelnih laboratorija iz hemije dani su više puta, a njihova lista će se svakako proširivati. Virtuelne laboratorije samouvjereno zauzimaju svoje mjesto u praksi nastave hemije i hemijskih disciplina, a teorijsko-metodološke osnove njihove upotrebe i kreiranja virtualnog laboratorijskog rada na njima tek počinju da se oblikuju. Čak ni termin „virtuelni laboratorijski rad iz hemije“ još nije dobio utemeljenu definiciju koja tačno označava odnos sa drugim pojmovima, uključujući koncept virtuelne laboratorije u nastavi hemije i virtuelni hemijski eksperiment.

Za pojašnjenje pojmovnog i terminološkog aparata, kao polazište koristimo termin „hemijski eksperiment“, koji se koristi u naučnom polju teorije i nastavnih metoda. Hemijski eksperiment je specifično sredstvo nastave hemije, služi kao izvor i najvažniji metod saznanja, upoznaje učenike ne samo sa predmetima i pojavama, već i sa metodama hemijske nauke. U procesu hemijskog eksperimenta učenici stiču sposobnost da posmatraju, analiziraju, donose zaključke i rukuju opremom i reagensima. Postoje: demonstracijski i studentski/studentski eksperiment; eksperimenti (pomažu u proučavanju pojedinačnih aspekata hemijskog objekta), laboratorijski rad (skup laboratorijskih eksperimenata omogućava proučavanje mnogih aspekata hemijskih objekata i procesa), praktične vježbe, laboratorijska radionica; kućni eksperiment, istraživački eksperiment, itd. Hemijski eksperiment može biti pun, mentalni i virtuelni. “Virtuelno” znači “moguće bez fizičkog utjelovljenja”; virtuelna stvarnost - imitacija stvarne situacije pomoću kompjuterskih uređaja; koristi se prvenstveno u obrazovne svrhe; u tom smislu, virtuelni eksperiment se ponekad naziva simulacija ili kompjuterski eksperiment. Prema trenutnom GOST-u, "virtuelno" je definicija koja karakterizira proces ili uređaj u sistemu za obradu informacija koji izgleda stvarno postoji, jer se sve njegove funkcije implementiraju na neki drugi način; široko se koristi u vezi sa upotrebom telekomunikacija. Dakle, virtuelni hemijski eksperiment je vrsta obrazovnog eksperimenta u hemiji; njegova glavna razlika od one u punoj mjeri je činjenica da je sredstvo za demonstriranje ili modeliranje hemijskih procesa i pojava kompjuterska tehnologija; prilikom izvođenja student operiše slikama supstanci i komponenti opreme koje reproduciraju izgled i funkcije stvarnih objekata. , odnosno koristi virtuelnu laboratoriju. Virtuelnu laboratoriju u nastavi hemije shvatamo kao kompjutersku simulaciju obrazovne hemijske laboratorije koja ostvaruje svoju glavnu funkciju - izvođenje hemijskog eksperimenta u obrazovne svrhe. Tehnički, funkcionisanje virtuelne laboratorije je obezbeđeno kompjuterskim hardverom i softverom, didaktički – sadržajno i metodološki opravdanim sistemom pretpostavki o toku hemijskog procesa koji se proučava ili manifestacijama svojstava hemijskog objekta, na osnovu koja se razvija jedna od mogućih opcija za odgovor virtuelne laboratorije na radnje korisnika. Virtuelna laboratorija djeluje kao element visokotehnološkog informatičkog obrazovnog okruženja, kao sredstvo za kreiranje i izvođenje virtualnog eksperimenta. Virtuelni laboratorijski rad iz hemije je virtuelni hemijski eksperiment u obliku skupa eksperimenata ujedinjenih zajedničkim ciljem proučavanja hemijskog objekta ili procesa.

Razmotrimo metodologiju izrade virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije (njegov model je prikazan na slici 1) koristeći konkretan primjer laboratorijskog rada na temu “Rješenja”.

Rice. 1. Model metodologije za izradu virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije

Izrada virtuelnog laboratorijskog rada sastoji se od faza postavljanja ciljeva laboratorijskog rada, odabira virtuelne laboratorije, utvrđivanja mogućnosti virtuelnog simulatora, prilagođavanja ciljeva, definisanja smislenih i didaktičkih zadataka, izrade scenarija, testiranja, procene i analiza pouzdanosti procesa i rezultata virtuelnog eksperimenta u poređenju sa stvarnim, korekcija scenarija i priprema metodoloških preporuka.

Faza postavljanja ciljeva podrazumeva proces odabira ciljeva planiranog laboratorijskog rada uz utvrđivanje granica dozvoljenih odstupanja za postizanje nastavnog rezultata najefikasnijim i najprihvatljivijim sredstvima, uzimajući u obzir materijalne, tehničke, vremenske, ljudske resurse, kao što su kao i lične i starosne karakteristike učenika. U našem primjeru cilj je bio pripremiti rješenja i proučiti njihova svojstva; Rad je osmišljen za samostalne vannastavne obrazovne aktivnosti učenika. Tema rješenja je obrađena na većini univerzitetskih kurseva hemije, a osim toga, vještine pripreme i rada s rješenjima tražene su u svakodnevnom životu i gotovo svakoj profesionalnoj djelatnosti. Stoga su ciljevi rada bili: konsolidacija vještina izračunavanja molarne i procentualne koncentracije otopine, potrebne količine tvari i rastvarača za pripremu otopine date koncentracije; razvoj algoritma i tehnike operacija za pripremu rastvora (vaganje materija, merenje zapremine i sl.); proučavanje pojava koje se javljaju tokom rastvaranja - oslobađanja ili apsorpcije toplote, disocijacije, promene električne provodljivosti, promene pH sredine itd.

Faza izbora virtuelne laboratorije. Izbor virtuelne laboratorije određen je nizom okolnosti: načinom pristupa resursu, finansijskim uslovima za njegovo korišćenje, jezikom i složenošću interfejsa, i naravno, sadržajem, odnosno mogućnostima koje ova laboratorija omogućava ili ne omogućava korisniku ostvarivanje ciljeva planiranog laboratorijskog rada. Fokusirali smo se na laboratorije sa otvorenim slobodnim pristupom, za rad sa kojima bi bilo dovoljno poznavanje rada na računaru na nivou korisnika, u početku napuštajući laboratorije sa niskim stepenom interaktivnosti, odnosno dozvoljavajući samo opcije za pasivno posmatranje hemijskog iskustva. Proučivši nekoliko projekata, kako multidisciplinarnih tako i tematskih, došli smo do zaključka da nijedan nama poznati laboratorij u potpunosti ne ispunjava zahtjeve, a to su: omogućavanje studentu da pripremi otopinu date koncentracije koristeći unaprijed izračunate količine otopljene tvari i otapala izvođenjem operacija vaganja, mjerenja zapremine, rastvaranja, uvjeravanja da je priprema ispravna, kao i praćenje procesa koji prate otapanje. Ipak, odlučili smo se za virtuelnu laboratoriju IrYdiumChemistryLab, čija je prednost mogućnost intervencije u programu i dizajniranja vlastitog virtualnog eksperimenta.

Identifikacija mogućnosti virtuelnog simulatora odabrane laboratorije pokazala je sljedeće. Što se tiče seta reagenasa, postoje rastvori različitih koncentracija (19 MNaOH, 15 MHClO4 i drugi), voda kao najvažniji rastvarač, ali praktično bez čvrstih materija; međutim, aplikacija Authoring Tool vam omogućava da uvedete dodatne reagense u laboratoriju koristeći termodinamičke karakteristike supstanci. Oprema uključuje set mernog staklenog posuđa različitog stepena tačnosti (cilindri, pipete, birete), analitičke vage, pH metar, senzor temperature, grejni element, kao i aplet koji pokazuje koncentraciju čestica u rastvoru. Mogućnost proučavanja takvih karakteristika otopine kao što su električna provodljivost, viskozitet i površinski napon nije osigurana. Procesi u virtuelnoj laboratoriji odvijaju se u vrlo kratkom vremenu, što ograničava proučavanje brzine hemijskih procesa. Na osnovu mogućnosti virtuelnog simulatora, ciljevi su korigovani, posebno je isključeno proučavanje električne provodljivosti rastvora, ali je dodato proučavanje uticaja temperature na rastvorljivost supstanci. Pri određivanju ciljeva laboratorijskog rada polazili smo od očekivanih rezultata: studenti treba da razviju praktične vještine u pripremi rješenja, uključujući savladavanje algoritama pojedinačnih operacija, treba da dođu do zaključaka o promjeni broja čestica u otopini tokom disocijacije jakih i slabih elektrolita, o odnosu broja anjona i kationa u slučaju rastvaranja nesimetričnih elektrolita, o uzrocima toplotnih efekata tokom rastvaranja.

Kao važan element procesa osmišljavanja aktivnosti studenata ističemo fazu određivanja zadataka laboratorijskog rada koji se stvara, pri čemu je potrebno planirati koje će manipulacije studenti morati izvršiti u okviru ovog laboratorijskog rada, a koje posmatrati (smisleni zadaci), te do kojih zaključaka i na osnovu čega treba doći nakon izvršenja (didaktički zadaci), koje vještine steći. Na primjer, savladajte algoritam radnji prilikom pripreme date zapremine otopine iz izvaganog dijela: izračunajte masu tvari, izvažite je, izmjerite volumen tekućine / dovedite je do potrebne zapremine; ovladati tehnikama rada sa analitičkim vagama i mjernim priborom; posmatraju kako se koncentracije čestica (molekula, jona) u rastvoru odnose na otapanje elektrolita i neelektrolita, simetričnih i asimetričnih elektrolita, jakih i slabih elektrolita, izvode zaključke o rastvorljivosti, termičkim efektima tokom rastvaranja i tako dalje.

Sljedeći korak u kreiranju laboratorijskog rada je kreiranje scenarija, odnosno detaljan opis svakog iskustva posebno i određivanje mjesta i uloge ovog iskustva u laboratorijskom radu, vodeći računa o tome kakvim problemima će doprinijeti i kako raditi na ostvariti ciljeve laboratorijskog rada u cjelini. U praksi, izrada scenarija se odvija istovremeno sa testiranjem, odnosno probnim izvođenjem eksperimenata koji pomažu u razjašnjavanju i detaljima scenarija. Scenario odražava svaku akciju i reakciju virtuelne laboratorije na njega. Scenario se zasniva na zadacima poput “Pripremite 49 g 0,4% rastvora CuSO4” ili “Pripremite 35 ml rastvora CuSO4 od 0,1 mol/l iz njegovog kristalnog hidrata (CuSO4∙5H2O)”. Prilikom izrade zadatka uzima se u obzir dostupnost odgovarajućih reagensa i opreme u virtuelnoj laboratoriji i tehnička izvodljivost izvršenja takvog zadatka. U našem primjeru, scenario je pored računske strane uključivao i niz radnji i tehnika koje simuliraju pripremu rješenja u stvarnom laboratoriju. Na primjer, prilikom vaganja, suha tvar se ne smije stavljati direktno na posudu za vaganje, već se mora koristiti posebna posuda; koristiti funkciju tare; Kao iu stvarnosti, supstancu treba dodavati na vagu u malim porcijama; mogući slučajni višak izračunate mase će rezultirati ponovnim pokretanjem operacije. Obezbeđen je izbor hemijskog staklenog posuđa odgovarajuće zapremine, precizno merenje zapremine tečnosti „duž donjeg meniskusa” i korišćenje drugih specifičnih tehnika. Nakon pripreme, svojstva dobivene otopine (molarna koncentracija iona, pH) odražavaju se u apletima virtualne laboratorije, što vam omogućava da provjerite ispravnost zadatka. Izvođenjem serije eksperimenata studenti će dobiti podatke na osnovu kojih će moći da izvuku zaključke o koncentraciji jona u rastvorima jakih i slabih elektrolita, pH vrednosti rastvora hidrolizovanih supstanci ili zavisnosti od termičke vrednosti. uticaj rastvaranja na količinu rastvarača i prirodu supstance, itd.

Kao primjer, razmotrite proučavanje toplinskih efekata tokom rastvaranja supstanci. Scenario uključuje eksperimente o rastvaranju suhih soli (NaCl, KCl, NaNO 3, CuSO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ce 2 (SO 4) 3). Na osnovu promene temperature rastvora studenti treba da zaključuju mogućnost endotermnih i egzotermnih efekata rastvaranja. Formulacija zadataka u svakom slučaju može varirati i ovisi o vrsti eksperimenta – istraživačkom ili ilustrativnom. Na primjer, možete se ograničiti na zaključak o prisutnosti takvih efekata ili u scenarij uključiti pripremu otopina soli s različitim masama otopljene tvari s istom masom otapala (pripremiti otopine koje sadrže 50 g tvari u 100 g vode; 10 g supstance u 100 g vode), i obrnuto, eksperimenti sa konstantnom količinom otopljene tvari i promjenjivom masom otapala; pripremanje rastvora od bezvodnih soli i njihovih kristalnih hidrata i praćenje promena temperature tokom njihovog rastvaranja. Prilikom izvođenja ovakvih eksperimenata učenici moraju odgovoriti na pitanja „Kako se razlikuju temperaturne promjene kada su otopljene jednake količine bezvodnih soli i njihovih kristalnih hidrata? Zašto do rastvaranja bezvodnih soli dolazi s oslobađanjem više topline nego u slučaju kristalnih hidrata?“ i izvući zaključak šta utiče na predznak toplotnog efekta rastvaranja. Ovisno o ciljevima i zadacima rada, scenarij će uključivati ​​nekoliko eksperimenata ili nekoliko serija eksperimenata, treba imati na umu da se u virtualnom prostoru sve radi mnogo brže nego u stvarnom laboratoriju i ne zahtijeva toliko vrijeme kako se na prvi pogled može činiti.

Tokom procesa testiranja potrebno je procijeniti i analizirati pouzdanost procesa i rezultata virtualnog eksperimenta u odnosu na stvarni, odnosno osigurati da modeliranje i generirani rezultati virtualnog eksperimenta nisu u suprotnosti sa stvarnošću, odnosno neće dovesti korisnika u zabludu.

Metodološke preporuke su zasnovane na sastavljenom i testiranom scenariju, ali ne treba zaboraviti da su upućene studentima, te pored jasnih uputstava i zadataka, moraju sadržavati opis očekivanih rezultata u vezi sa ciljevima, imati reference na teorijske materijala i primjera.

Rezultat kreiranja virtuelnog laboratorijskog rada je njegova implementacija u proces učenja, što dovodi do povećanja kvaliteta usvajanja znanja i ovladavanja relevantnim kompetencijama. Postoji nekoliko metoda za „ugradnju“ virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije u obrazovni proces univerziteta. Prilikom proučavanja novog gradiva radi njegovog boljeg razumevanja i savladavanja, po našem mišljenju, preporučljivo je izvođenje kratkih virtuelnih laboratorijskih radova radi ažuriranja znanja ili demonstrirati fenomene koji se izučavaju, čime se stvaraju objektivni uslovi za implementaciju aktivnih i interaktivnih oblika učenja, što nalaže važeći obrazovni standard. U ovom slučaju, virtualni laboratorijski rad može zamijeniti tradicionalni demonstracijski eksperiment. Osim toga, razmatramo mogućnosti korištenja virtuelnog laboratorijskog rada za konsolidaciju znanja i vještina kako na nastavi, tako iu vannastavnim samostalnim aktivnostima. Druga mogućnost korištenja virtuelnog laboratorijskog rada u procesu nastave hemije je priprema studenata za izvođenje kompletnog laboratorijskog rada. Izvođenjem pravilno sastavljenog virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije studenti, prvo, uvežbavaju veštine rešavanja računskih zadataka na ovu temu, drugo, konsoliduju algoritam i tehniku ​​izvođenja hemijskog eksperimenta, treće, upoznaju zakone toka hemijskih procesa sa aktivno učešće u procesu obuke.

Predložena metodologija za kreiranje virtuelnog laboratorijskog rada iz hemije osposobljava nastavnike sa naučno zasnovanim alatima za izvođenje nastave iz hemije i hemijskih disciplina u interaktivnom obliku u kombinaciji sa vannastavnim radom u cilju formiranja i razvoja profesionalnih veština učenika.

Recenzenti:

Rogovaya O. G., doktor pedagoških nauka, profesor, šef katedre za hemijsko i ekološko obrazovanje Ruskog državnog pedagoškog univerziteta po imenu A.I. Herzen, St. Petersburg;

Piotrovskaya K.R., doktor pedagoških nauka, profesor, profesor Katedre za metodiku nastave matematike i informatike Ruskog državnog pedagoškog univerziteta po imenu A.I. Herzen, Sankt Peterburg.

Bibliografska veza

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. METODOLOGIJA ZA IZRADU VIRTUELNIH LABORATORIJSKIH RADOVA IZ HEMIJE // Savremeni problemi nauke i obrazovanja. – 2015. – br. 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (datum pristupa: 01.02.2020.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodnih nauka"

U skladu sa Federalnim državnim obrazovnim standardima visokog stručnog obrazovanja u oblastima studija koje se realizuju na Hemijskom fakultetu Ruskog državnog pedagoškog univerziteta im. A.I. Hercena, organizacija obrazovnog procesa treba da uključuje korištenje aktivnih i interaktivnih oblika izvođenja nastave, uključujući i kompjuterske simulacije. Nastava koja se izvodi u ovim oblicima mora zauzimati najmanje 30 posto vremena u učionici.

Tumačeći aktivne i interaktivne oblike izvođenja nastave u smislu uključivanja učenika u intenzivnu direktnu ili indirektnu obrazovnu interakciju, treba imati u vidu da programi obuke na računaru zasnovani na principima tehnologizacije, inovativnosti, individualizacije, diferencijacije, integracije otvaraju nove mogućnosti u organizovanju nastave. interakcija subjekata učenja, sadržaj i priroda njihovih aktivnosti. Konkretno, u nastavi hemije takav pristup pomaže povećanju stepena asimilacije znanja o hemijskim informacijama i sposobnosti njihove primene, razvoju sposobnosti učenika za integrativno i kreativno razmišljanje i formiranju generalizovanih veština za rešavanje problemskih situacija. .

Unapređenje elektronskih alata za učenje dovelo je do modernizacije obrazovnog procesa u cjelini: predavanja se održavaju u prezentacijskom režimu, interaktivne metode prezentovanja nastavnog materijala koriste se za izvođenje praktične i seminarske nastave, testovi i ispiti se polažu uz korištenje mašinske kontrole.

Kod nastave hemije najkonzervativniji dio obrazovnog procesa ostaje laboratorijska radionica, izvodljivost njenog potpunog prelaska na e-learning mod još nije sasvim jasna. Međutim, posebne mogućnosti za implementaciju interaktivnog učenja ovdje stvara nova vrsta obrazovnog hemijskog eksperimenta - virtuelna laboratorija.

Virtuelna laboratorija se podrazumijeva kao kompjuterski program koji vam omogućava da simulirate hemijski proces na računaru, promenite uslove i parametre njegove implementacije. Prilikom izvođenja virtuelnog laboratorijskog rada student operiše uzorcima supstanci i komponenti opreme koje reproduciraju izgled i funkcije stvarnih objekata.

S jedne strane, pozitivni aspekti virtuelne laboratorije su očigledni - moderne kompjuterske tehnologije u nekim slučajevima omogućavaju da se odmakne od stvarnog odvijanja hemijskih procesa bez gubitka kvaliteta primljenih informacija. Posebna potreba za izvođenjem virtuelnog laboratorijskog rada javlja se, prije svega, tokom dopisnog i učenja na daljinu, kao i kada studenti odrađuju propuštene časove, nedostatak složene opreme i skupih ili nepristupačnih reagensa. Osim toga, za neke radove su mogućnosti kompjuterizovanog laboratorijskog praktičnog rada šire od tradicionalnih. Tako učenici imaju priliku da proučavaju reakcije sa supstancama zabranjenim za upotrebu u obrazovnom procesu, nema vremenskih ograničenja, učenik može raditi (ili se pripremati za njega) i van nastave, i ponavljati ga više puta.

Uprkos prednostima i očiglednoj potrebi za obrazovnom praksom u virtuelnim laboratorijama, njihov broj i iskustvo korišćenja u interaktivnom učenju i učenju na daljinu iz hemijskih disciplina, na primer fizičke hemije, u stranoj i domaćoj praksi nije toliko veliki. Virtuelne hemijske laboratorije se uglavnom stvaraju za srednje opšte obrazovanje (“Virtuelna hemijska laboratorija za ISO razrede 8-11”). Što se tiče visokog obrazovanja, postoji ograničen broj virtuelnih hemijskih laboratorija uglavnom iz neorganske, opšte i organske hemije za nehemijske oblasti/profile obuke, skoro sve na engleskom jeziku, u nekim slučajevima je potrebna registracija i plaćanje za korišćenje pune verzije: Chemlab, Crocodile Chemistry 605 i obrazovni proizvod „Yenka“, prilagođen ruskim školama, kreiran na njegovoj osnovi, Virtual Chemistry Laboratory, Dartmouth ChemLab - interaktivni vodič za izvođenje laboratorijskih radova iz opšte hemije, koji zapravo nije virtuelna laboratorija) , zbirke vizualizacija i kompjuterskih simulacija Chemistry Experiment Simulations i Virtlab: Virtuelna laboratorija i nekoliko drugih.

Specijalne virtuelne laboratorije za fizičku hemiju uopšte nisu zastupljene na tržištu obrazovnih proizvoda. Naravno, univerziteti, kad god je to moguće, kreiraju virtuelne laboratorijske radove iz fizičke hemije, uzimajući u obzir njihove specifičnosti, najčešće za rad sa sopstvenim studentima. Na primjer, softverski proizvod “Modul primijenjene hemije” (MPH), razvijen na odsjeku IU-6 MSTU. N.E. Bauman. U skladu sa nastavnim planom i programom discipline “Fizička hemija” očekuje se izvođenje niza laboratorijskih radova, uključujući i teme “Termohemija”, “Fazne ravnoteže”, “Površinski fenomeni”.

Zahvaljujući MPH, postalo je moguće izvoditi laboratorijski rad na ove teme u realnom vremenu (Real Time), implementirajući mješoviti model učenja na daljinu. Drugi primjer je virtuelni laboratorijski rad na Kemerovskom institutu za prehrambene tehnologije.

Nivo takvog razvoja je veoma raznolik i sa tehničkog i sa metodološkog stanovišta, a njihova upotreba je ograničena. Samostalno osmišljavanje i implementacija usko predmetnog informatičkog obrazovnog okruženja je vrlo složen zadatak, koji zahtijeva posebnu operativnu bazu, tim programera, nastavnika i hemičara, te velike vremenske i finansijske troškove. Smatramo da bi bilo primjerenije prilagoditi ili kreirati, u okviru postojeće virtuelne laboratorije, vlastiti rad virtualne laboratorije koji odgovara specifičnostima ovog OOP-a i programa discipline. Konkretno, koristili smo virtuelnu laboratoriju projekta The ChemCollective da kreiramo sopstvene virtuelne laboratorijske radove iz fizičke hemije.

IrYdium Chemistry Lab, čije su prednosti bile zadovoljavajući skup virtuelnih reagensa i fizičkih i hemijskih instrumenata, delimično rusifikovan interfejs prilagođen korisniku, ugrađeni program za razvoj zadataka i besplatno korišćenje koje su programeri dozvoljavali.

Napravljen od nas na bazi IrYdium Chemistry Lab i testiran u laboratorijskoj radionici fizičke hemije na Ruskom državnom pedagoškom univerzitetu po imenu. A.I. Herzen virtuelni laboratorijski radovi su simulacije eksperimentalnog rada prave laboratorijske radionice na temu “Termohemija”: “Određivanje toplote rastvaranja soli”, “Određivanje toplotnog efekta formiranja kristalnog hidrata iz bezvodne soli i vode” , „Određivanje toplote neutralizacije jake kiseline jakom bazom“, čija je realizacija predviđena programima rada nastavne discipline „Fizička hemija“. Svaki rad uključuje širok spektar zadataka (supstance koje se proučavaju, njihova masa/zapremina) i opremljen je metodičkim uputama za učenike i nastavnike. Napredak virtuelnog laboratorijskog rada je što je moguće bliži izvođenju pravog hemijskog eksperimenta; Pomoću kompjuterskog programa učenik izvodi određene radnje koje je osmislio u skladu sa određenim zadatkom: bira reagense, vaga, mjeri zapremine, bilježi promjene temperature, vrši zapažanja (u obliku virtuelnih slika), obrađuje, sumira i analizira eksperimentalne rezultate u izvještaju.

Uprkos opisanim prednostima, razvojem kompjuterskih nastavnih tehnologija, sve se više raspravlja o potrebi kreiranja virtuelnog laboratorijskog rada i delimičnog ili potpunog prelaska radionica iz laboratorija u računarsku nastavu.

Istovremeno, neki autori potrebu za takvim prelaskom objašnjavaju visokim troškovima laboratorijske opreme, drugi nedostatkom vremenskih resursa ili objedinjavanjem obrazovnih programa u skladu sa Bolonjskom deklaracijom, itd. Međutim, glavni nedostatak virtuelna laboratorija je nedostatak direktnog kontakta između studenta i predmeta istraživanja, instrumenata i opreme.

Kao i većina naših kolega, smatramo da je predmet proučavanja hemije supstanca koja ima skup karakteristika i svojstava koje ni najnapredniji kompjuterski model ne može reproducirati. Pristup problemu kreiranja virtuelnih laboratorijskih radova i njihove implementacije u nastavni proces mora uzeti u obzir specifičnosti hemijske discipline kako bi se spriječila proizvodnja armije „virtuelnih“ stručnjaka koji imaju iskustvo rada samo sa idealiziranim modelima, a ne sa stvarnim predmetima i pojavama, dok je nivo Njihova odgovornost pri radu u proizvodnji tolika da određuje ne samo ekološku sigurnost, već i samo postojanje okolnog svijeta.

Iskustvo korišćenja virtuelnog laboratorijskog rada u hemijskoj radionici pokazalo je da je poželjna kombinacija virtuelnog i realnog eksperimenta, u kojem kompjuterski model procesa koji se proučava ima pomoćnu funkciju pripreme učenika za radnje sa stvarnim predmetima. Virtuelna laboratorija vam omogućava da razradite metodologiju za proučavanje stvarnog procesa, predvidite moguće greške u postavljanju i izvođenju eksperimenta, ubrzate matematičku obradu i interpretaciju dobijenih podataka i sastavite izvještaj. Nastavnik ima realnu priliku da učenicima postavi zadatak da odrede optimalne uslove eksperimenta. Rješenje ovog problema može se implementirati u virtualnom hemijskom eksperimentu nakon proučavanja svojstava modela, što omogućava studentima da razumno opravdaju uslove za izvođenje stvarnog eksperimenta. Ovo posebno važi u slučaju rada sa opasnim hemijskim objektima (na primer, koncentrisanim kiselinama i lužinama, zapaljivim ili otrovnim materijama), tada u prvim fazama treba koristiti virtuelne laboratorije, a tek nakon sticanja potrebnih veština, nastaviti, ako neophodno za rad sa stvarnim objektima.

Nema sumnje da virtuelni laboratorijski rad i druge kompjuterske simulacije koje nudimo ne mogu i ne treba da zamene pravi hemijski eksperiment, međutim, postoji niz situacija kada je korišćenje virtuelne laboratorije poželjan ili jedini mogući način učenja. Prije svega, riječ je o učenju na daljinu, kada student nije fizički prisutan u laboratoriji, na primjer, tokom učenja na daljinu ili puno radno vrijeme zbog bolesti ili prakse u inostranstvu. Osim toga, postoji potreba za nadoknađivanjem propuštenih časova, potreba za pripremom/obukom prije samog izvođenja laboratorijskog rada, itd. Uz interaktivne oblike izvođenja nastave, virtuelni laboratorijski rad omogućava vizuelnu i pouzdanu kompjutersku simulaciju fizičkog i hemijskog procesa, izazivajući i posmatrajući odgovor sistema na spoljašnje uticaje, uključujući maksimalan broj učenika u učionici u produktivnoj obrazovnoj interakciji.

Stoga, sa naše tačke gledišta, aktivni i interaktivni oblici nastave hemije treba da sadrže kako stvarne eksperimente na savremenoj opremi, tako i virtuelni laboratorijski rad na proučavanju hemijskih procesa u optimalnom, naučno zasnovanom omjeru, koji će omogućiti dinamičan razvoj hemije. struktura i metodika nastave hemije zasnovana na najsavremenijim dostignućima nauke, tehnologije i metoda znanja. saradnja obuka napad virtuelni