화학 분야의 가상 작업. 원격 학습, 대학 및 학교를 위한 가상 실험실

시각화는 다양한 현상의 본질을 훨씬 더 쉽고 깊이 이해하는 데 도움이 되는 가장 효과적인 교육 방법 중 하나이며, 고대부터 시각 자료가 사용된 데는 이유가 있습니다. 시각화와 모델링은 일반 교과서의 단순한 정적인 그림만으로는 이해하기 어려울 수 있는 역동적이고 시간에 따라 변하는 물체와 현상을 연구할 때 특히 유용합니다. 실험실 작업과 교육 실험은 유용할 뿐만 아니라 적절한 조직을 통해 매우 흥미로울 수도 있습니다.

모든 교육 실험이 "실제" 모드에서 수행될 수 있거나 수행되어야 하는 것은 아닙니다. 컴퓨터 모델링 기술이 이 분야에 빠르게 등장한 것은 놀라운 일이 아닙니다. 현재 가상 교육 실험을 수행하도록 설계된 수많은 소프트웨어 패키지가 시장에 나와 있습니다. 이 리뷰에서는 가상 온라인 실험실이라는 솔루션의 상대적으로 새로운 측면을 검토합니다. 이들의 도움을 받으면 추가 프로그램을 구매하지 않고도 컴퓨터 실험을 수행할 수 있으며 언제든지 편리한 시간에 인터넷에 접속할 수 있습니다.

현재 이러한 종류의 최신 네트워크 프로젝트 개발에서 몇 가지 추세가 관찰되고 있습니다. 첫 번째는 상당한 양의 자원에 대한 분산입니다. 상당한 양의 콘텐츠를 축적하는 대규모 프로젝트와 함께 소수의 실험실을 포함하는 사이트도 많습니다. 두 번째 추세는 다양한 지식 분야의 실험실을 제공하는 다중 산업 프로젝트와 주제별 전문 프로젝트가 모두 존재한다는 것입니다. 마지막으로, 자연 과학 전용 실험실은 온라인에서 가장 잘 표현된다는 점에 유의해야 합니다. 실제로 물리적 실험은 일반적으로 매우 비용이 많이 드는 작업일 수 있지만 컴퓨터 실험실을 사용하면 복잡한 프로세스의 이면을 살펴볼 수 있습니다. 화학은 또한 이점을 제공합니다. 실제 시약이나 실험실 장비를 구입할 필요가 없으며 오류가 발생할 경우 어떤 것도 망칠 염려가 없습니다. 가상 실험실 워크숍에 똑같이 유용한 분야는 생물학과 생태학입니다. 생물학적 대상에 대한 상세한 연구가 종종 그 대상의 죽음으로 끝난다는 것은 비밀이 아닙니다. 생태계 시스템은 크고 복잡하기 때문에 가상 모델을 사용하면 인식을 단순화할 수 있습니다.

우리의 검토에는 여러 분야 및 주제별 가장 흥미로운 온라인 프로젝트가 포함되어 있습니다. 이 리뷰에 포함된 모든 웹 리소스는 공개적으로 무료로 액세스할 수 있는 사이트입니다.

버츄랩

VirtuLab 리소스는 현대 RuNet의 다양한 학문 분야에서 가장 큰 가상 경험 모음입니다. 컬렉션의 주요 단위는 가상 실험입니다. 기술적인 측면에서 보면 Adobe Flash를 활용하여 제작한 인터랙티브 영상입니다. 일부 실험실은 3차원 그래픽으로 제작됩니다. 이 작업을 수행하려면 Havok Physics Scene 추가 기능과 함께 Adobe Shockwave Player를 설치해야 합니다. 이 추가 기능은 Director-online.com에서 찾을 수 있습니다. Windows 시스템 디렉토리에 있는 Adobe Shockwave Player의 Xtras 디렉토리에 결과 아카이브의 압축을 풀어야 합니다.

VirtuLab 리소스는 가상 온라인의 가장 큰 컬렉션입니다.
실험실러시아어로

각 비디오를 통해 교육 목적과 명확한 작업이 있는 실험을 수행할 수 있습니다. 사용자에게는 결과를 얻는 데 필요한 모든 도구와 개체가 제공됩니다. 작업 및 팁은 문자 메시지로 표시됩니다. VirtuLab 비디오는 강력한 교육적 측면을 가지고 있습니다. 예를 들어 사용자가 실수를 하면 시스템은 오류가 수정될 때까지 더 이상 허용하지 않습니다.

VirtuLab의 실험 모음은 매우 광범위하고 다양합니다. VirtuLab에는 자체 검색 엔진이 내장되어 있지 않으므로 필요한 실험을 찾으려면 카탈로그 섹션을 스크롤하기만 하면 됩니다. 아카이브는 "물리학", "화학", "생물학" 및 "생태학"의 네 가지 주요 블록으로 구분됩니다. 그 안에는 더 좁은 주제별 섹션이 있습니다. 특히 물리학의 경우 이는 이 분야의 섹션입니다. 역학, 전기 및 광학 효과에 대해 알아가는 실험이 있습니다. 많은 실험실이 3D 그래픽으로 설계되어 동력계 실험부터 굴절 및 기타 광학 효과에 이르기까지 다양한 실험을 시연하는 데 도움이 됩니다.

"생물학"에서 부서의 기초는 학교 커리큘럼의 수업이었습니다. 여기서 작업 내용은 매우 다를 수 있습니다. 따라서 다양한 살아있는 유기체의 구조적 특징을 연구하는 작업(예: 제안된 "부품"에서 모든 종류의 유기체를 조립하기 위한 구성 세트)과 현미경 및 다양한 조직 준비 작업을 시뮬레이션하는 작업이 있습니다.

PhET 웹사이트는 다양한 분야의 Java 애플릿 모음입니다.
온라인과 로컬 컴퓨터 모두에서 작업할 수 있습니다.

이와 별도로 최첨단 연구 섹션에서는 최신 연구에 대한 데모를 강조합니다. 새로운 항목이 아카이브에 정기적으로 나타나며, 새로운 심즈 섹션이 해당 항목 전용입니다.

번역된 심(Translated Sims) 하위 섹션에 주목하세요. 이 페이지에는 제공된 가상 랩이 번역된 모든 언어 목록이 포함되어 있습니다. 그들 중에는 러시아인도 있습니다. 오늘날 여기에는 정확히 50개의 그러한 실험이 있습니다. 영어, 세르비아어, 헝가리어로 된 시위 수가 거의 같은 것이 궁금합니다. 원하시면 시연 번역에 참여할 수 있습니다. 이러한 목적을 위해 특수 애플리케이션인 PhET 번역 유틸리티가 제공됩니다.

PhET 시연은 무엇이며 누가 혜택을 받을 수 있나요? 이는 Java 기술을 기반으로 구축되었습니다. 이를 통해 온라인으로 실험을 실행하고, 애플릿을 로컬 컴퓨터에 다운로드하고, 다른 웹페이지에 위젯으로 포함시킬 수 있습니다. 이러한 모든 옵션은 각 PhET 데모 페이지에 제공됩니다.

모든 PhET 실험은 대화형입니다. 여기에는 하나 이상의 작업과 이를 해결하는 데 필요한 모든 요소 세트가 포함되어 있습니다. 솔루션은 일반적으로 텍스트 노트에 충분히 자세히 설명되어 있으므로 시연의 주요 목적은 사용자의 지식과 기술을 테스트하는 것이 아니라 효과를 시각화하고 설명하는 것입니다. 따라서 화학 부문의 시연 중 하나는 제안된 원자로부터 분자를 만들고 그 결과를 3차원 시각화하는 것을 제안합니다. 생물학적 섹션에는 하루 동안 개인의 칼로리 소비 균형을 계산하는 계산기가 있습니다. 소비되는 음식의 종류와 양, 신체 운동량을 표시할 수 있습니다. 그런 다음 남은 것은 주어진 연령, 키 및 초기 체중의 실험적 "작은 남자"의 변화를 관찰하는 것입니다. 수학 섹션은 다양한 함수, 산술 게임 및 기타 흥미로운 응용 프로그램을 그리는 데 매우 유용한 도구를 자랑합니다. 물리학 섹션에서는 단순한 운동부터 양자 상호작용까지 다양한 현상을 보여주는 광범위한 "실험실"을 제공합니다.

PhET
등급: 4
인터페이스 언어:영어, 러시아어 가능
개발자:콜로라도대학교
웹사이트: phet.colorado.edu

Wolfram 시연 프로젝트

온라인 연구실의 매우 귀중한 소스는 다양한 분야의 Wolfram Demonstrations Project입니다. 이 프로젝트의 목표는 현대 과학과 기술의 개념을 명확하게 보여주는 것입니다. Wolfram은 온라인 대화형 실험실의 통합 카탈로그를 생성하는 단일 플랫폼이라고 주장합니다. 개발자에 따르면 이를 통해 사용자는 이기종 학습 리소스 및 개발 플랫폼 사용과 관련된 문제를 피할 수 있습니다.

Wolfram Demonstrations Project 카탈로그에는 7,000개 이상의 카탈로그가 포함되어 있습니다.
가상 실험실

이 사이트는 Wolfram이라는 대규모 인터넷 프로젝트의 일부입니다. Wolfram Demonstrations Project는 현재 7,000개 이상의 대화형 데모로 구성된 인상적인 카탈로그를 보유하고 있습니다.

실험실과 데모를 만들기 위한 기술적 기반은 Wolfram Mathematica 패키지입니다. 데모를 보려면 크기가 150MB가 조금 넘는 특별한 Wolfram CDF 플레이어를 다운로드하여 설치해야 합니다.

프로젝트 카탈로그는 다양한 지식 및 인간 활동 분야와 관련된 11개의 주요 섹션으로 구성됩니다. 물리적, 화학적, 수학적 섹션은 물론 기술과 엔지니어링에 전념하는 섹션도 있습니다. 생물학이 잘 표현되어 있습니다. 모델의 복잡성 수준과 표현 수준은 매우 다릅니다. 카탈로그에는 고등 교육을 목표로 한 매우 복잡한 시연이 포함되어 있으며 많은 실험실에서 최신 과학적 성과를 설명하는 데 전념하고 있습니다. 동시에 이 사이트에는 어린이를 위한 섹션도 있습니다. 언어 장벽은 다소 불편할 수 있습니다. Wolfram 프로젝트는 현재 순전히 영어로만 사용됩니다. 그러나 데모와 실습에는 텍스트가 거의 없고 제어 도구가 매우 간단하며 프롬프트 없이도 이해하기 쉽습니다.

구현에 대한 특정 작업이나 제어가 없습니다. 그러나 콘텐츠를 단순히 프레젠테이션이나 동영상이라고 부를 수는 없습니다. Wolfram의 데모에는 상당한 양의 상호작용이 있습니다. 거의 모든 제품에는 표시되는 개체의 매개변수를 변경하는 데 도움이 되는 도구가 있어 해당 개체에 대한 가상 실험을 수행합니다. 이는 입증된 프로세스와 현상에 대한 더 깊은 이해에 도움이 됩니다.

Wolfram 시연 프로젝트
등급: 4
인터페이스 언어: 영어
개발자: Wolfram 데모 프로젝트 및 기여자
웹사이트:데모.wolfram.com

이리듐 화학 연구실

최신 웹의 "다중 산업" 프로젝트 외에도 특정 과학에 전념하는 전문 온라인 실험실이 많이 있습니다. 화학 연구에 전념하는 프로젝트인 The ChemCollective부터 시작하겠습니다. 여기에는 영어로 된 많은 주제별 자료가 포함되어 있습니다. 가장 흥미로운 섹션 중 하나는 IrYdium Chemistry Lab이라는 자체 가상 실험실입니다. 그 구조는 위에서 논의한 모든 프로젝트와 눈에 띄게 다릅니다. 사실 여기에 제공된 자체 작업에 대한 구체적이고 구체적인 실험은 없습니다. 대신, 사용자에게는 거의 완전한 행동의 자유가 주어집니다.

IrYdium 온라인 화학 실험실은 다릅니다
설정 및 작동의 높은 유연성

연구실은 Java 애플릿 형태로 만들어졌습니다. 그건 그렇고, 로컬 컴퓨터에서 다운로드하여 실행할 수 있습니다. 해당 다운로드 링크는 프로젝트의 기본 페이지에 있습니다.

애플릿 인터페이스는 여러 영역으로 나누어져 있습니다. 중앙에는 실험 진행 상황이 표시되는 작업 공간이 있습니다. 오른쪽 열은 일종의 "대시보드"입니다. 온도, 산도, 몰농도 및 기타 보조 데이터 등 일어나는 반응에 대한 정보를 표시합니다. 애플릿의 왼쪽에는 소위 "시약 창고"가 있습니다. 이것은 계층 트리 형태로 만들어진 모든 종류의 가상 시약 세트입니다. 여기서는 산, 염기, 지시 물질 및 실험 화학자에게 필요한 기타 모든 것을 찾을 수 있습니다. 이들과 함께 작업하기 위해 다양한 실험실 유리 제품, 버너, 저울 및 기타 장비가 제공됩니다. 결과적으로 사용자는 매우 제한된 실험 능력을 갖춘 잘 갖춰진 실험실을 마음대로 사용할 수 있습니다.

여기에는 특별한 작업이 없기 때문에 사용자에게 필요하고 흥미로운 방식으로 실험이 수행됩니다. 남은 것은 필요한 물질을 선택하고 제안된 가상 장비를 사용하여 실험 설정을 구축하고 반응을 시작하는 것입니다. 생성된 물질을 후속 실험에 사용하기 위해 시약 모음에 추가할 수 있다는 것은 매우 편리합니다.

일반적으로 높은 사용 유연성을 특징으로 하는 흥미롭고 유용한 리소스로 판명되었습니다. 프로그램의 거의 완전한 러시아어 번역이 있다는 점을 고려하면 IrYdium Chemistry Lab은 기본 화학 지식을 습득하는 데 매우 유용한 도구가 될 수 있습니다.

이리듐 화학 연구실
등급: 5
인터페이스 언어:러시아어 영어
개발자:화학 집단
웹사이트: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

"가상 실험실"teachmen.ru

이것은 우리 리뷰에서 두 번째 러시아 프로젝트입니다. 이 리소스는 물리적 현상을 전문으로 합니다. 가상 실험실의 범위는 학교 커리큘럼에만 국한되지 않습니다. Chelyabinsk State University의 전문가가 개발한 온라인 경험은 학생뿐만 아니라 학생에게도 적합합니다. 기술적인 관점에서 볼 때 이 리소스는 Flash와 Java의 조합이므로 사전에 컴퓨터에서 Java Virtual Machine에 대한 업데이트를 확인해야 합니다.

"Virtual Laboratory" 프로젝트의 작업은 다릅니다.
더 높은 난이도

여기 실험실의 디자인은 도식적이고 엄격합니다. 마치 교과서에 나오는 특이한 애니메이션 그림이 나오는 것 같습니다. 이는 교육 세션에 수반되는 자료의 가용성에 의해 강조됩니다. 이러한 실험의 주요 강조점은 특정 작업을 수행하고 사용자의 지식을 테스트하는 것입니다.

프로젝트 카탈로그에는 역학부터 원자 및 핵물리학까지 12개의 주요 주제별 섹션이 포함되어 있습니다. 각각에는 최대 10개의 해당 대화형 가상 실험실이 포함되어 있습니다. 그림이 포함된 강의 노트도 제공되며 일부에는 자체 가상 실험이 포함되어 있습니다.

실험자의 작업 환경은 여기에서 매우 세심하게 재현되었습니다. 장치는 다이어그램 형식으로 시연되며 그래프를 작성하고 사용 가능한 옵션에서 답변을 선택하는 것이 좋습니다. "가상 실험실"의 실험은 VirtuLab보다 더 복잡합니다. 리소스 컬렉션에는 원자 및 핵 물리학, 레이저 물리학 실험은 물론 다양한 기본 입자에서 원자를 조립할 수 있는 "원자 생성자"가 포함됩니다. 방사선원을 찾고 중화하는 실험, 레이저의 특성을 연구하는 실험이 있습니다. 또한 주로 학생을 대상으로 하는 "기계" 실험실도 있습니다.

온라인 연구소

인터넷에 수십, 수백 개의 가상 실험 사이트가 있는 대규모 리소스 외에도 일반적으로 좁은 주제에 대해 여러 가지 흥미로운 실험을 제공하는 소규모 사이트가 많이 있습니다.

작은 가상 공간을 찾을 때 좋은 출발점
실험실프로젝트가 될 수 있는 온라인 연구소

이러한 상황에서는 필요한 데모를 찾기 위해 해당 사이트에 대한 링크를 수집하고 체계화하는 카탈로그 프로젝트가 확실히 유용할 것입니다. 디렉토리(onlinelabs.in)에 있는 Online Labs는 좋은 출발점이 될 수 있습니다. 이 리소스는 다양한 과학 분야의 온라인 실험과 실험실에 자유롭게 접근할 수 있는 프로젝트에 대한 링크를 수집하고 체계화합니다. 각 과학마다 해당 섹션이 있습니다. 프로젝트의 관심 분야는 주로 물리학, 화학, 생물학입니다. 이 섹션은 가장 크고 가장 잘 업데이트되었습니다. 또한 해부학, 천문학, 지질학, 수학에 전념하는 사람들도 점차 채워지고 있습니다. 각 섹션에는 특정 실험실의 목적을 설명하는 영어 간략한 요약과 함께 관련 인터넷 리소스에 대한 링크가 포함되어 있습니다.

"가상 실험실"teachmen.ru
등급: 3
언어:러시아인
개발자:첼랴빈스크 주립대학교
웹사이트:

글로벌 교육과 과학 과정은 최근 몇 년간 매우 뚜렷하게 변화하고 있지만 어떤 이유에서인지 그들은 획기적인 혁신과 이를 통해 얻을 수 있는 기회에 대해서는 덜 이야기하고 지역 시험 스캔들에 대해서는 더 많이 이야기합니다. 한편, 교육 과정의 본질은 "말을 물가로 이끌 수는 있지만 물을 마시게 할 수는 없다"는 영어 속담에 아름답게 반영되어 있습니다.

현대 교육은 본질적으로 이중생활을 하고 있다. 그의 공식 생활에는 프로그램, 규정, 시험, 학교 과정의 과목 구성, 공식 지위의 벡터 및 교육의 질에 대한 "무의미하고 무자비한"싸움이 있습니다. 그리고 그의 실생활에서는 일반적으로 디지털화, eLearning, 모바일 학습, Coursera, UoPeople 및 기타 온라인 기관, 웹 세미나, 가상 실험실 등을 통한 교육 등 현대 교육이 나타내는 모든 것이 집중되어 있습니다. 일반적으로 받아들여지는 글로벌 교육 패러다임에 속하지만, 지역적으로 교육 및 연구 업무의 디지털화가 이미 일어나고 있습니다.

MOOC 교육(대규모 오픈 온라인 코스, 오픈 소스의 대량 강의)은 수업과 강의에서 아이디어, 공식 및 기타 이론적 지식을 전달하는 데 탁월합니다. 그러나 많은 분야를 완전히 익히려면 실용적인 훈련도 필요합니다. 디지털 학습은 이러한 진화적 필요성을 "느끼고" 새로운 "생명 형태"를 창조했습니다. 가상 실험실, 학교 및 대학 교육을 위해 자체적으로 사용됩니다.

eLearning의 알려진 문제점: 대부분 이론 과목을 가르칩니다. 아마도 온라인 교육 개발의 다음 단계는 실용적인 영역을 다루는 것이 될 것입니다. 그리고 이는 두 가지 방향으로 일어날 것입니다. 첫 번째는 물리적으로 존재하는 대학(예: 의학의 경우)에 실무를 계약상 위임하는 것이고, 두 번째는 다양한 언어로 가상 실험실을 개발하는 것입니다.

가상 실험실, 즉 가상 실험실이 필요한 이유는 무엇입니까?

• 실제 실험실 작업을 준비합니다.
• 학교수업의 경우, 여건이 맞지 않는 경우 재료, 시약, 장비를 이용할 수 없습니다.
• 원격 학습용.
• 성인으로서 또는 어린이와 함께 학문을 독립적으로 연구하려면 많은 성인이 어떤 이유로 든 학교에서 배우거나 이해하지 못한 것을 "기억"해야 할 필요성을 느끼기 때문입니다.
• 과학적인 작업을 위해.
• 중요한 실용적인 구성 요소를 갖춘 고등 교육용.

가상 랩의 유형. 가상 실험실은 2차원일 수도 있고 3D일 수도 있습니다. 초등학생에게는 가장 간단하고 중, 고등학생, 학생 및 교사에게는 복잡하고 실용적입니다. 자체 가상 실험실은 다양한 분야에 맞게 개발되었습니다. 대부분 물리학과 화학이지만 생태학자를 위한 virtuallab과 같은 매우 독창적인 것도 있습니다.

특히 진지한 대학에는 자체 가상 실험실이 있습니다. 예를 들어 Academician S.P. Korolev의 이름을 딴 Samara State Aerospace University와 베를린 막스 플랑크 과학사 연구소(MPIWG)가 있습니다. 양자물리학의 창시자인 독일의 이론물리학자 막스 플랑크를 기억해보자. 연구소의 가상 실험실에는 공식 웹사이트도 있습니다. 이 링크를 통해 프레젠테이션을 시청하실 수 있습니다 가상 실험실: 실험의 역사 연구를 위한 도구.온라인 실험실은 역사가들이 과학(물리에서 의학까지), 예술, 건축, 미디어 및 기술 등 다양한 분야의 실험 주제에 대한 연구를 출판하고 토론하는 플랫폼입니다. 또한 실험 활동의 다양한 측면(기기, 실험 진행 상황, 영화, 과학자 사진 등)에 대한 그림과 텍스트가 포함되어 있습니다. 학생들은 이 가상 실험실에서 자신의 계정을 만들고 토론을 위한 과학 작품을 추가할 수 있습니다.

막스 플랑크 과학사 연구소의 가상 실험실

Virtulab 포털

불행히도 러시아어 가상 연구소의 선택은 여전히 ​​적지만 시간 문제입니다. 학생과 학생 사이의 eLearning 확산, 교육 기관에 대한 디지털화의 대대적인 침투는 어떤 식으로든 수요를 창출할 것이며, 그런 다음 다양한 분야에서 아름답고 현대적인 가상 실험실을 대규모로 개발하기 시작할 것입니다. 다행히도 이미 가상 실험실 전용으로 상당히 개발된 전문 포털이 있습니다. Virtulab.Net. 이는 매우 훌륭한 솔루션을 제공하며 물리학, 화학, 생물학 및 생태학의 네 가지 분야를 다루고 있습니다.

물리학을 위한 가상 실험실 3D Virtulab .Net

가상엔지니어링 실습

Virtulab.Net은 아직 전문 분야에 공학을 나열하지 않았지만 그곳에서 호스팅되는 물리 가상 실험실이 원격 공학 교육에도 유용할 수 있다고 보고합니다. 예를 들어, 수학적 모델을 구축하려면 모델링 객체의 물리적 특성에 대한 깊은 이해가 필요합니다. 일반적으로 엔지니어링 가상 랩은 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 공학 교육은 대체로 실습 중심이지만, 공학 분야의 디지털 교육 시장이 미개발되어 아직 대학에서는 이러한 가상 실험실을 거의 사용하지 않습니다.

CADIS 시스템(SSAU)의 문제 중심 교육 단지. 기술 전문가 교육을 강화하기 위해 Korolev의 이름을 딴 Samara Aerospace University는 자체 엔지니어링 가상 랩을 개발했습니다. SSAU의 CNIT(Center for New Information Technologies)는 "CADIS 시스템의 문제 중심 교육 단지"를 만들었습니다. CADIS라는 약어는 "자동화된 교육 도구의 복합체 시스템"을 의미합니다. 이는 재료의 강도, 구조 역학, 최적화 방법 및 기하학적 모델링, 항공기 설계, 재료 과학 및 열처리 및 기타 기술 분야에 대한 가상 실험실 워크샵이 열리는 특수 강의실입니다. 이러한 워크숍 중 일부는 SSAU 중앙과학연구소 서버에서 무료로 제공됩니다. 가상 교실에는 가상 장치의 작은 세부 사항을 검사하기 위해 돋보기를 사용하여 사진, 다이어그램, 링크, 그림, 비디오, 오디오 및 플래시 애니메이션이 포함된 기술 개체에 대한 설명이 포함되어 있습니다. 자가 모니터링과 훈련도 가능합니다. CADIS 가상 시스템 콤플렉스는 다음과 같습니다.

• 빔(Beam) - 재료 강도(기계 공학, 건설) 과정에서 빔 다이어그램을 분석하고 구성하기 위한 복합체입니다.
• 구조 - 기계 구조(기계 공학, 건설)의 전원 회로를 설계하는 복잡한 방법입니다.
• 최적화 - 수학적 최적화 방법에 대한 복합물입니다(기계 공학, 건설 분야의 CAD 과정).
• 스플라인은 기하학적 모델링(CAD 과정)의 보간 및 근사 방법에 대한 복합체입니다.
• I-빔 - 벽이 얇은 구조물(기계 공학, 건설)의 힘 작용 패턴을 연구하기 위한 복합체입니다.

• 화학자 - 화학 단지 세트입니다(고등학교, 전문 lyceum, 대학 준비 과정).
• 유기 - 유기 화학 복합체(대학용).
• 고분자 - 고분자 화합물의 화학 복합체(대학용).
• 분자 생성자 - 시뮬레이터 프로그램 "분자 생성자".
• 수학 - 초등 수학의 복합체(대학 지원자용).
• 체육은 체육교육의 이론과정을 지원하는 복합물이다.
• 야금학자 - 야금과 열처리의 복합체(대학 및 기술 학교용).
• Zubrol - 메커니즘 및 기계 부품 이론에 관한 복합물입니다(대학 및 기술 학교용).

Zapisnyh.Narod.Ru의 가상 악기. Zapisnyh.Narod.Ru 웹사이트는 엔지니어링 교육에 매우 유용합니다. 여기에서 사운드 카드에 가상 악기를 무료로 다운로드할 수 있어 장비 제작에 대한 폭넓은 기회가 열립니다. 그들은 확실히 교사들에게 흥미로울 것이며 강의, 과학 작업, 자연 및 기술 분야의 실험실 워크샵에서 유용할 것입니다. 사이트에 게시된 가상 악기의 범위는 인상적입니다.

• 결합된 저주파 발생기;
• 2상 저주파 발생기;
• 오실로스코프 레코더;
• 오실로스코프;
• 주파수 측정기;
• AC 특성;
• 기술자;
• 전기 계량기;
• R, C, L 미터;
• 가정용 심전도;
• 커패시턴스 및 ESR 추정기;
• 크로마토그래피 시스템 KhromProtsessor-7-7M-8;
• 쿼츠시계 등의 결함을 점검, 진단하는 장치

Zapisnyh.Narod.Ru 사이트의 가상 엔지니어링 도구 중 하나

물리학 가상 실험실

Virtulab .Net의 생태학적인 virtuallab.포털의 환경 연구소에서는 지구 발전의 일반적인 문제와 개별 법률을 모두 다룹니다.

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가상 실험실을 사용하여 화학 실험실 작업을 생성하는 방법론이 설명됩니다. 가상 실험실 작업 생성은 실험실 작업 목표 설정, 가상 실험실 선택, 가상 시뮬레이터의 기능 식별, 목표 조정, 콘텐츠 및 교훈적 작업 결정, 스크립트 작성, 테스트, 수정 단계로 구성됩니다. 스크립트를 작성하여 프로세스의 신뢰성과 가상 실험 결과를 전체 규모와 비교 분석하고 방법론적 권장 사항을 작성합니다. 화학 분야의 가상 실험실 작업을 생성하기 위한 방법론 모델이 제시됩니다. 연구 분야의 개념 및 용어 장치가 명확해졌습니다. 화학의 가상 실험실 작업, 가상 화학 실험실 및 가상 화학 실험의 정의가 제공됩니다. 대학에서 공부할 때 화학에서 가상 실험실 작업을 사용하는 방법은 새로운 재료를 연구할 때, 지식을 통합할 때, 교실 및 과외 독립 활동에서 본격적인 실험실 작업을 준비할 때 표시됩니다.

화학 훈련

가상 실험실

가상 실험

1. Belokhvostov A. A., Arshansky E. Ya 화학 교육을 위한 전자 수단; 개발 및 사용 방법. – 민스크: Aversev, 2012. – 206 p.

2. Gavronskaya Yu.Yu., Alekseev V. V. 물리 화학의 대화형 교육을 위한 가상 실험실 작업 // 러시아 주립 교육 대학 소식. 일체 포함. 헤르젠. – 2014. – 168호. – P.79–84.

3. GOST 15971-90. 정보 처리 시스템. 용어 및 정의. - GOST 15971-84 대신; 입력 1992년 1월 1일. - M.: 표준 출판사, 1991. – 12 p.

4. Morozov, M. N. 학교 교육을 위한 가상 화학 실험실 개발 // 교육 기술 및 사회. – 2004. – T 7, No. 3. – P 155-164.

5. Pak, M. S. 화학 교육의 이론 및 방법론: 대학 교과서. – 상트페테르부르크: 이름을 딴 러시아 국립 사범대학 출판사. 일체 포함. 헤르젠, 2015. – 306p.

6. 훈련 분야 고등 전문 교육에 대한 연방 주 교육 표준 050100 교육학 교육(자격(학위) ​​"학사")(2009년 12월 22일 러시아 연방 교육 과학부 명령 No. 788에 의해 승인됨) ) (2011년 5월 31일 개정됨.) [전자자원]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (접속일: 10/03/15).

7. 가상 실험실 / ChemCollective. 화학 교육 및 학습을 위한 온라인 리소스 [전자 리소스]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (접속일자: 10/03/15).

가상 화학 실험실, 가상 실험, 화학의 가상 실험실 작업은 화학 교육에서 유망한 분야로 자연스럽게 학생과 교사의 관심을 끌고 있습니다. 교육 실습에 가상 실험실을 도입하는 것의 관련성은 첫째, 당시의 정보 문제에 의해 결정되고, 둘째, 교육 조직에 대한 규제 요구 사항, 즉 교육 표준에 따라 결정됩니다. 역량 기반 접근 방식을 구현하기 위해 현재 고등 교육에 대한 연방 주 교육 표준은 과외 활동과 결합하여 컴퓨터 시뮬레이션을 포함하여 적극적이고 대화형 수업을 진행하는 교육 과정에서 널리 사용되도록 규정하고 있습니다. 학생들의 전문 기술을 개발합니다.

이 분야에서는 보급률과 수요 측면에서 학생과 지원자를 대상으로 하는 MarSTU의 "화학 8-11학년 - 가상 실험실"이 선두를 달리고 있습니다. 화학 분야의 대화형 실습 및 실험 VirtuLab(http://www.virtulab.net/)도 잘 알려져 있습니다. 고등 교육 수준에서 교육 시장의 러시아어 리소스에는 ENK 가상 화학 실험실, 대학 자체(일반적으로 비공개) 개발 및 다양한 외국어 리소스가 포함됩니다. 화학 분야에서 사용 가능한 가상 실험실에 대한 설명이 두 번 이상 제공되었으며 해당 목록은 확실히 확장될 것입니다. 가상 실험실은 화학 및 화학 분야를 가르치는 실습에서 자신있게 자리를 잡으며 동시에 이를 사용하는 이론적, 방법론적 기반과 이를 기반으로 한 가상 실험실 작업 생성이 이제 막 구체화되기 시작했습니다. "화학의 가상 실험실 작업"이라는 용어조차도 화학 교육의 가상 실험실 개념 및 가상 화학 실험을 포함하여 다른 개념과의 관계를 정확하게 나타내는 입증 된 정의를 아직받지 못했습니다.

개념적, 용어적 장치를 명확히 하기 위해 과학 분야의 이론 및 교수 방법에서 사용되는 "화학 실험"이라는 용어를 출발점으로 사용합니다. 화학 실험은 지식의 원천이자 가장 중요한 방법으로 화학을 가르치는 구체적인 수단으로, 학생들에게 사물과 현상뿐만 아니라 화학 방법도 소개합니다. 화학 실험 과정에서 학생들은 관찰, 분석, 결론 도출, 장비 및 시약 취급 능력을 습득합니다. 시연 및 학생/학생 실험이 있습니다. 실험(화학 물질의 개별 측면을 연구하는 데 도움), 실험실 작업(일련의 실험실 실험을 통해 화학 물질 및 프로세스의 여러 측면을 연구할 수 있음), 실제 연습, 실험실 워크샵; 가정 실험, 연구 실험 등 화학 실험은 본격적인, 정신적, 가상적일 수 있습니다. "가상"은 "물리적 구현 없이 가능함"을 의미합니다. 가상 현실 - 컴퓨터 장치를 사용하여 실제 상황을 모방합니다. 주로 교육 목적으로 사용됩니다. 이와 관련하여 가상 실험은 시뮬레이션 또는 컴퓨터 실험이라고도 합니다. 현재 GOST에 따르면 "가상"은 모든 기능이 다른 수단으로 구현되기 때문에 실제로 존재하는 것처럼 보이는 정보 처리 시스템의 프로세스 또는 장치를 특징 짓는 정의입니다. 통신 이용과 관련하여 널리 사용됩니다. 따라서 가상 화학 실험은 화학 교육 실험의 한 유형입니다. 실제 규모와의 주요 차이점은 화학적 과정과 현상을 시연하거나 모델링하는 수단이 컴퓨터 기술이라는 사실입니다. 이를 수행할 때 학생은 실제 물체의 모양과 기능을 재현하는 물질 및 장비 구성 요소의 이미지를 사용하여 작업합니다. 즉, 그는 가상 실험실을 사용합니다. 우리는 화학 교육의 가상 실험실을 교육 목적으로 화학 실험을 수행하는 주요 기능을 구현하는 교육 화학 실험실의 컴퓨터 시뮬레이션으로 이해합니다. 기술적으로, 가상 실험실의 기능은 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어에 의해 보장됩니다. 이는 연구 중인 화학 공정의 과정 또는 화학 물질의 특성 발현에 대한 교훈적-실질적 및 방법론적으로 정당화된 가정 시스템입니다. 사용자의 행동에 대한 가상 실험실의 반응을 위해 가능한 옵션 중 하나가 개발됩니다. 가상 실험실은 첨단 정보 교육 환경의 요소로서 가상 실험을 생성하고 수행하는 수단입니다. 화학 분야의 가상 실험실 작업은 화학 물질이나 프로세스를 연구한다는 공통 목표로 통합된 일련의 실험 형태의 가상 화학 실험입니다.

"솔루션"이라는 주제에 대한 실험실 작업의 구체적인 예를 사용하여 화학 분야의 가상 실험실 작업(해당 모델은 그림 1에 표시됨)을 생성하는 방법론을 고려해 보겠습니다.

쌀. 1. 화학 분야의 가상 실험실 작업을 생성하는 방법론 모델

가상 실험실 작업 생성은 실험실 작업 목표 설정, 가상 실험실 선택, 가상 시뮬레이터의 기능 식별, 목표 조정, 의미 있고 교훈적인 작업 정의, 시나리오 작성, 테스트, 평가 및 작업 단계로 구성됩니다. 실제 실험과 비교하여 프로세스의 신뢰성과 가상 실험 결과를 분석하고, 수정 시나리오 및 방법론적 권장 사항을 준비합니다.

목표 설정 단계에는 재료, 기술, 시간, 인적 자원을 고려하여 가장 효과적이고 수용 가능한 수단으로 교육 결과를 달성하기 위해 허용 가능한 편차의 한계를 설정하여 계획된 실험실 작업의 목표를 선택하는 프로세스가 포함됩니다. 학생들의 개인 및 연령 특성도 마찬가지입니다. 우리의 예에서 목표는 솔루션을 준비하고 해당 속성을 연구하는 것이었습니다. 이 작품은 학생들의 독립적인 과외 교육 활동을 위해 고안되었습니다. 솔루션에 대한 주제는 대부분의 대학 화학 과정에서 다루며, 솔루션을 준비하고 작업하는 기술은 일상 생활과 거의 모든 전문 활동에서 요구됩니다. 따라서 작업의 목표에는 다음이 포함되었습니다. 용액의 몰 농도 및 백분율 농도, 주어진 농도의 용액을 준비하는 데 필요한 물질 및 용매의 양을 계산하는 기술 통합; 솔루션 준비(물질 중량 측정, 부피 측정 등)를 위한 알고리즘 및 작업 기술 개발; 용해 중에 발생하는 현상 연구 - 열 방출 또는 흡수, 해리, 전기 전도도 변화, 매체의 pH 변화 등

가상 실험실을 선택하는 단계. 가상 실험실의 선택은 리소스에 대한 액세스 모드, 리소스 사용에 대한 재정적 조건, 인터페이스의 언어 및 복잡성, 물론 콘텐츠, 즉 리소스에 대한 기능 등 다양한 상황에 따라 결정됩니다. 이 실험실은 계획된 실험실 작업의 목표를 달성하기 위해 사용자에게 제공하거나 제공하지 않습니다. 우리는 사용자 수준의 컴퓨터 기술로 충분할 수 있는 작업을 위해 공개적으로 무료로 액세스할 수 있는 실험실에 중점을 두었습니다. 처음에는 상호 작용 수준이 낮은 실험실, 즉 화학적 경험을 수동적으로 관찰할 수 있는 옵션만 허용하는 실험실을 포기했습니다. 여러 분야 및 주제별 프로젝트를 연구한 결과, 우리는 우리에게 알려진 실험실 중 어느 것도 요구 사항을 완전히 충족하지 않는다는 결론에 도달했습니다. 즉, 학생이 미리 계산된 양의 용질과 용매를 사용하여 주어진 농도의 용액을 준비할 수 있도록 허용합니다. 칭량 작업, 부피 측정, 용해 측정, 준비가 올바른지 확인하고 용해에 수반되는 과정을 관찰합니다. 그럼에도 불구하고 우리는 가상 실험실 IrYdiumChemistryLab을 선택했는데, 그 장점은 프로그램에 개입하고 자신만의 가상 실험을 설계할 수 있다는 것입니다.

선정된 연구실의 가상 시뮬레이터의 성능을 확인한 결과 다음과 같은 사실이 확인되었습니다. 시약 세트와 관련하여 다양한 농도의 용액(19 MNaOH, 15 MHClO4 등)이 있으며 물이 가장 중요한 용매이지만 실제로 고체는 없습니다. 그러나 Authoring Tool 응용 프로그램을 사용하면 물질의 열역학적 특성을 사용하여 실험실에 추가 시약을 도입할 수 있습니다. 장비에는 다양한 정확도의 측정 유리 제품 세트(실린더, 피펫, 뷰렛), 분석 저울, pH 측정기, 온도 센서, 가열 요소 및 용액 내 입자 농도를 보여주는 애플릿이 포함됩니다. 전기 전도성, 점도 및 표면 장력과 같은 용액의 특성을 연구하는 능력은 제공되지 않습니다. 가상 실험실의 프로세스는 매우 짧은 시간에 진행되므로 화학 프로세스의 속도에 대한 연구가 제한됩니다. 가상 시뮬레이터의 기능을 바탕으로 목표가 수정되었으며, 특히 용액의 전기 전도도에 대한 연구는 제외되었지만 온도가 물질의 용해도에 미치는 영향에 대한 연구는 추가되었습니다. 실험실 작업의 목표를 결정할 때 우리는 예상되는 결과부터 진행했습니다. 학생들은 개별 작업의 알고리즘 숙달을 포함하여 솔루션 준비에 대한 실용적인 기술을 개발해야 하며, 솔루션 중 입자 수의 변화에 ​​대한 결론에 도달해야 합니다. 강전해질과 약전해질의 해리, 비대칭 전해질 용해의 경우 음이온과 양이온 수의 비율, 용해 중 열 효과의 원인에 대해.

우리는 학생들의 활동을 설계하는 과정의 중요한 요소로서 생성되는 실험실 작업의 작업을 결정하는 단계를 강조합니다. 관찰(의미 있는 작업), 그리고 그것을 완료한 후 어떤 결론과 어떤 근거를 얻어야 하는지(교훈적인 작업), 어떤 기술을 습득해야 하는지. 예를 들어, 무게를 잰 부분에서 주어진 양의 용액을 준비할 때 동작 알고리즘을 익히십시오. 물질의 질량을 계산하고, 무게를 재고, 액체의 양을 측정하고, 필요한 양으로 가져옵니다. 분석 저울 및 측정 도구를 사용하는 기술을 습득합니다. 용액 내 입자(분자, 이온)의 농도가 전해질 및 비전해질, 대칭 및 비대칭 전해질, 강전해질 및 약전해질의 용해와 어떻게 관련되는지 관찰하고, 용해도, 용해 중 열 효과 등에 대한 결론을 도출합니다.

실험실 작업 생성의 다음 단계는 시나리오, 즉 각 경험에 대한 자세한 설명을 개별적으로 작성하고 실험실 작업에서 이 경험의 위치와 역할을 결정하는 것입니다. 이 경험이 기여할 문제와 작업 방법을 고려합니다. 전체적으로 실험실 작업의 목표를 달성합니다. 실제로 시나리오 초안 작성은 테스트, 즉 시나리오를 명확하고 자세히 설명하는 데 도움이 되는 실험의 시험 실행과 동시에 이루어집니다. 시나리오에는 가상 실험실의 모든 행동과 반응이 반영됩니다. 시나리오는 "0.4% CuSO4 용액 49g 준비" 또는 "결정질 수화물(CuSO4∙5H2O)에서 0.1mol/l CuSO4 용액 35ml 준비"와 같은 작업을 기반으로 합니다. 작업을 작성할 때 가상 실험실에 적합한 시약 및 장비의 가용성과 이러한 작업을 완료할 수 있는 기술적 타당성이 고려됩니다. 이 예에서 시나리오에는 계산 측면 외에도 실제 실험실에서 솔루션 준비를 시뮬레이션하는 다양한 작업과 기술도 포함되어 있습니다. 예를 들어, 계량할 때 건조 물질을 계량 팬 위에 직접 올려서는 안 되며, 특수 용기를 사용해야 합니다. 용기 기능을 사용하세요. 실제로는 물질을 저울에 조금씩 추가해야 하며, 계산된 질량이 우발적으로 초과할 경우 작업을 다시 시작해야 하는 결과를 초래할 수 있습니다. 적절한 부피의 화학 유리 제품 선택, "하부 반월판을 따라" 액체 부피의 정확한 측정 및 기타 특정 기술의 사용이 제공됩니다. 준비 후 생성된 용액의 특성(이온 몰 농도, pH)이 가상 실험실의 애플릿에 반영되어 작업의 정확성을 확인할 수 있습니다. 일련의 실험을 수행함으로써 학생들은 강전해질과 약전해질 용액의 이온 농도, 가수분해된 물질 용액의 pH 또는 열 의존성에 대한 결론을 도출할 수 있는 데이터를 받게 됩니다. 용해가 용매의 양과 물질의 성질 등에 미치는 영향

예를 들어, 물질이 용해되는 동안 열 효과에 대한 연구를 생각해 보십시오. 시나리오에는 건조 염(NaCl, KCl, NaNO 3, CuSO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ce 2 (SO 4) 3)의 용해에 대한 실험이 포함됩니다. 학생들은 용액 온도의 변화에 ​​기초하여 용해의 흡열 효과와 발열 효과의 가능성을 추론해야 합니다. 각 경우의 작업 공식화는 다양할 수 있으며 실험 유형(연구 또는 예시)에 따라 다릅니다. 예를 들어, 그러한 효과의 존재에 대한 결론으로 ​​자신을 제한하거나 동일한 질량의 용매를 사용하여 다른 질량의 용질을 갖는 염 용액 준비를 시나리오에 포함시킬 수 있습니다(물질 50g을 포함하는 용액 준비) 물 100g에 물질 100g, 물 100g에 물질 10g), 그 반대의 경우 일정한 양의 용질과 다양한 질량의 용매를 사용하여 실험합니다. 무수염과 그 결정성 수화물로부터 용액을 준비하고 용해 중 온도 변화를 모니터링합니다. 이러한 실험을 수행할 때 학생들은 "동일한 양의 무수염과 결정성 수화물이 용해될 때 온도 변화가 어떻게 달라지나요?"라는 질문에 대답해야 합니다. 결정성 수화물의 경우보다 더 많은 열을 방출하면 무수염의 용해가 일어나는 이유는 무엇입니까?” 그리고 용해의 열 효과 표시에 영향을 미치는 것이 무엇인지에 대한 결론을 도출합니다. 작업의 목표와 목표에 따라 시나리오에는 여러 실험 또는 여러 일련의 실험이 포함됩니다. 가상 공간에서는 모든 것이 실제 실험실보다 훨씬 빠르게 수행되며 많은 시간이 걸리지 않는다는 점을 명심해야 합니다. 첫눈에 보이는 시간.

테스트 과정에서는 가상 실험의 과정과 결과를 실제 실험과 비교하여 신뢰성을 평가하고 분석해야 합니다. 즉, 가상 실험의 모델링과 생성된 결과가 현실과 모순되지 않는지 확인하고, 즉, 사용자를 오도하지 않습니다.

방법론적 권장 사항은 컴파일되고 테스트된 시나리오를 기반으로 하지만 학생들을 대상으로 한다는 점을 잊지 말아야 하며 명확한 지침 및 작업 외에도 목표와 관련된 예상 결과에 대한 설명을 포함해야 하며 이론적 참조가 있어야 합니다. 자료와 예시.

가상 실험실 작업 생성의 결과는 학습 과정에서 구현되어 지식 습득의 질과 관련 역량의 숙달로 이어집니다. 화학의 가상 실험실 작업을 대학의 교육 과정에 "삽입"하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 더 나은 이해와 숙달을 위해 새로운 자료를 연구할 때, 우리 의견으로는 짧은 가상 실험실 작업을 수행하여 지식을 업데이트하거나 현재 교육 표준에서 요구되는 능동적이고 상호 작용적인 형태의 학습을 구현하기 위한 객관적인 조건을 만드는 연구 중인 현상을 보여줍니다. 이 경우 가상 실험실 작업은 기존의 시연 실험을 대체할 수 있습니다. 또한, 우리는 수업 및 과외 독립 활동 모두에서 지식과 기술을 통합하기 위해 가상 실험실 작업을 사용할 가능성을 고려하고 있습니다. 화학을 가르치는 과정에서 가상 실험실 작업을 사용하는 또 다른 옵션은 학생들이 본격적인 실험실 작업을 수행할 수 있도록 준비시키는 것입니다. 올바르게 구성된 화학 가상 실험실 작업을 수행함으로써 학생들은 첫째로 이 주제에 대한 계산 문제를 해결하는 기술을 연습하고, 둘째, 화학 실험을 수행하기 위한 알고리즘과 기술을 통합하고, 셋째, 적극적으로 참여하여 화학 공정의 패턴을 학습합니다. 프로세스 교육.

화학에서 가상 실험실 작업을 생성하기 위해 제안된 방법론은 교사에게 학생의 전문 기술을 형성하고 개발하기 위해 과외 작업과 결합하여 대화형 형태로 화학 및 화학 분야 수업을 진행하기 위한 과학적 기반 도구를 제공합니다.

검토자:

Rogovaya O. G., 교육학 박사, A.I. 헤르젠, 상트페테르부르크;

Piotrovskaya K.R., 교육학 박사, A.I. 헤르젠, 상트페테르부르크.

참고문헌 링크

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. 화학 분야의 가상 실험실 작업 생성 방법 // 과학 및 교육의 현대 문제. – 2015. – 2-2호.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (접속 날짜: 02/01/2020). 출판사 "자연 과학 아카데미"에서 발행하는 잡지에 주목합니다.

러시아 국립 교육 대학의 화학 학부에서 시행되는 연구 분야의 고등 전문 교육에 대한 연방 국가 교육 표준에 따라 명명되었습니다. 일체 포함. 교육 과정의 조직인 Herzen에는 컴퓨터 시뮬레이션을 포함하여 적극적이고 대화형 수업 진행 형태의 사용이 포함되어야 합니다. 이러한 형태로 진행되는 수업은 수업 시간의 최소 30%를 차지해야 합니다.

집중적인 직접 또는 간접적인 교육적 상호 작용에 학생을 포함한다는 관점에서 수업을 진행하는 능동적이고 상호 작용적인 형태를 해석할 때, 기술화, 혁신, 개별화, 차별화, 통합의 원칙에 기반한 컴퓨터 교육 프로그램이 교육을 조직하는 데 새로운 기회를 열어준다는 점을 인식해야 합니다. 학습 주제, 내용 및 활동 성격의 상호 작용. 특히, 화학 교육에 있어서 이러한 접근 방식은 화학 정보 지식의 동화 및 응용 능력을 높이고, 학생들의 통합적이고 창의적인 사고 능력을 키우며, 문제 상황을 해결하는 일반화된 기술을 형성하는 데 도움이 됩니다. .

전자 학습 도구의 개선으로 교육 과정 전체가 현대화되었습니다. 강의는 프레젠테이션 모드로 진행되고, 교육 자료를 대화식으로 제시하는 방법을 사용하여 실습 및 세미나 수업을 진행하고, 시험 및 시험은 기계 제어를 사용하여 진행됩니다.

화학을 가르칠 때 교육 과정의 가장 보수적인 부분은 실험실 워크숍으로 남아 있으며, 이를 e-러닝 모드로 완전히 전환하는 타당성은 아직 완전히 명확하지 않습니다. 그러나 여기서 대화형 학습을 구현할 수 있는 특별한 기회는 새로운 유형의 교육용 화학 실험인 가상 실험실을 통해 생성됩니다.

가상 실험실은 컴퓨터에서 화학 공정을 시뮬레이션하고 구현 조건과 매개변수를 변경할 수 있는 컴퓨터 프로그램으로 이해됩니다. 가상 실험실 작업을 수행할 때 학생은 실제 물체의 모양과 기능을 재현하는 물질 및 장비 구성 요소 샘플을 사용하여 작업합니다.

한편으로, 가상 실험실의 긍정적인 측면은 분명합니다. 어떤 경우에는 현대 컴퓨터 기술을 사용하여 수신된 정보의 품질을 잃지 않고 실제 화학 공정 수행에서 벗어날 수 있습니다. 가상 실험실 작업 수행에 대한 특별한 요구는 우선 통신 및 원격 학습 중에뿐만 아니라 학생들이 수업을 놓친 경우, 복잡한 장비가 부족하고 비싸거나 접근하기 어려운 시약을 사용할 때 발생합니다. 또한 일부 작업의 경우 컴퓨터화된 실험실 실무 작업의 가능성이 기존 작업보다 더 넓습니다. 따라서 학생들은 교육 과정에서 사용이 금지된 물질에 대한 반응을 연구할 기회가 있고, 시간 제한이 없으며, 수업 시간 외에 작업을 수행(또는 준비)하고 여러 번 반복할 수 있습니다.

가상 실험실에서의 교육 실습에 대한 이점과 명백한 필요성에도 불구하고 물리 화학과 같은 화학 분야의 대화식 및 원격 학습에서 외국 및 국내 실습에서 이를 사용하는 수와 경험은 그리 크지 않습니다. 가상 화학 실험실은 주로 중등 일반 교육을 위해 만들어졌습니다(“ISO 등급 8-11을 위한 가상 화학 실험실”). 고등 교육의 경우 비화학 영역/교육 프로필을 위한 주로 무기, 일반 및 유기 화학 분야의 가상 화학 실험실 수가 제한되어 있으며 거의 ​​모두 영어로 제공되며 경우에 따라 정식 버전 사용을 위한 등록 및 결제가 필요합니다. Chemlab, Crocodile Chemistry 605 및 러시아 학교에 맞게 조정된 교육용 제품 "Yenka"는 Virtual Chemistry Laboratory, Dartmouth ChemLab을 기반으로 제작되었으며 실제로는 가상 실험실이 아닌 일반 화학 실험실 작업을 수행하는 대화형 가이드입니다. , 시각화 및 컴퓨터 시뮬레이션 모음 화학 실험 시뮬레이션 및 Virtlab: 가상 실험실 및 기타 여러 가지.

물리화학을 위한 특수 가상 실험실은 교육 제품 시장에 전혀 존재하지 않습니다. 물론, 대학에서는 가능할 때마다 특성을 고려하여 물리화학 분야의 가상 실험실 작업을 생성하며, 대부분 학생들과 함께 작업합니다. 예를 들어, IU-6 MSTU 부서에서 개발된 "응용 화학 모듈"(MPH) 소프트웨어 제품이 있습니다. N.E. 바우만. "물리화학" 학과의 커리큘럼에 따라 "열화학", "상평형", "표면 현상"이라는 주제를 포함한 다양한 실험실 작업을 수행할 것으로 예상됩니다.

MPH 덕분에 이러한 주제에 대한 실험실 작업을 실시간(실시간)으로 수행하고 원격 학습의 혼합 모델을 구현하는 것이 가능해졌습니다. 또 다른 예는 Kemerovo Food Technologies Institute의 가상 실험실 작업입니다.

이러한 개발 수준은 기술적, 방법론적 관점에서 매우 다양하며 사용도 제한적입니다. 좁은 주제별 정보 교육 환경을 독립적으로 설계하고 구현하는 것은 특별한 운영 기반, 프로그래머, 교사 및 화학자로 구성된 팀, 그리고 많은 시간과 재정적 비용이 필요한 매우 복잡한 작업입니다. 우리는 기존 가상 실험실 내에서 이 OOP 및 규율 프로그램의 세부 사항을 충족하는 자체 가상 실험실 작업을 조정하거나 생성하는 것이 더 적절할 것이라고 믿습니다. 특히, 우리는 The ChemCollective 프로젝트의 가상 실험실을 사용하여 물리화학 분야의 자체 가상 실험실 작업을 만들었습니다.

IrYdium Chemistry Lab의 장점은 만족스러운 가상 시약 및 물리 및 화학적 장비 세트, 부분적으로 Russified 사용자 친화적인 인터페이스, 내장된 작업 개발 프로그램 및 개발자가 무료로 사용할 수 있다는 것입니다.

IrYdium Chemistry Lab을 기반으로 우리가 제작했으며 이름을 딴 러시아 주립 교육 대학의 물리 화학 실험실 워크샵에서 테스트되었습니다. 일체 포함. Herzen 가상 실험실 작업은 "열화학" 주제에 대한 실제 실험실 작업장의 실험 작업을 시뮬레이션한 것입니다: "소금의 용해열 결정", "무수 소금과 물로부터 결정질 수화물 형성의 열 효과 결정" , "강염기에 의한 강산의 중화열 결정", 그 구현은 "물리 화학"학문의 작업 프로그램이 제공됩니다. 각 작업에는 다양한 작업(연구 중인 물질, 질량/부피)이 포함되어 있으며 학생과 교사를 위한 방법론적 지침이 제공됩니다. 가상 실험실 작업의 진행은 실제 화학 실험 수행과 최대한 유사합니다. 컴퓨터 프로그램을 사용하여 학생은 특정 작업에 따라 생각한 특정 작업을 수행합니다. 시약 선택, 무게 측정, 부피 측정, 온도 변화 기록, 관찰 (가상 이미지 형식), 처리, 요약 및 분석 실험 결과를 보고서로 보냅니다.

설명된 장점에도 불구하고 컴퓨터 교육 기술의 개발로 인해 가상 실험실 작업을 생성해야 할 필요성과 실험실에서 컴퓨터 수업으로 워크샵의 부분적 또는 전체 이전에 대한 문제가 점점 더 많이 논의되고 있습니다.

동시에 일부 저자는 실험실 장비의 높은 비용으로 인해 그러한 전환의 필요성을 설명하고 다른 저자는 볼로냐 선언에 따른 시간 자원 부족 또는 교육 프로그램 통합 등으로 인해 이러한 전환의 필요성을 설명합니다. 가상 실험실은 학생과 연구 대상, 도구 및 장비 사이의 직접적인 접촉이 부족하다는 것입니다.

대부분의 동료들과 마찬가지로 우리는 화학 연구의 대상이 가장 진보된 컴퓨터 모델로도 재현할 수 없는 일련의 특성과 속성을 가진 물질이라고 믿습니다. 가상 실험실 작업 생성 문제에 대한 접근 방식과 교육 과정에서의 구현은 이상적인 모델로만 작업한 경험이 있는 "가상" 전문가 군대의 생산을 방지하기 위해 화학 분야의 세부 사항을 고려해야 합니다. 실제 사물과 현상이 아니라 생산 작업에 대한 책임 수준이 너무 커서 환경 안전뿐만 아니라 주변 세계의 존재 자체도 결정합니다.

화학 워크샵에서 가상 실험실 작업을 사용한 경험에 따르면 가상 실험과 실제 실험의 조합이 더 바람직하다는 것이 밝혀졌습니다. 여기서 연구 중인 프로세스의 컴퓨터 모델은 학생이 실제 물체를 사용한 작업을 준비하는 보조 기능을 갖습니다. 가상 실험실을 사용하면 실제 프로세스를 연구하기 위한 방법론을 개발하고, 실험 설정 및 수행 시 발생할 수 있는 오류를 예측하고, 얻은 데이터의 수학적 처리 및 해석 속도를 높이고, 보고서를 작성할 수 있습니다. 교사는 학생들에게 실험의 최적 조건을 결정하는 작업을 설정하는 실제 기회가 있습니다. 이 문제에 대한 해결책은 모델의 특성을 연구한 후 가상 화학 실험에서 구현될 수 있으며, 이를 통해 학생들은 실제 실험을 수행하기 위한 조건을 합리적으로 정당화할 수 있습니다. 위험한 화학 물질(예: 농축된 산 및 알칼리, 가연성 또는 독성 물질)을 다루는 경우 특히 그렇습니다. 가상 실험실은 첫 번째 단계에서 사용해야 하며, 필요한 기술을 습득한 후에만 진행해야 합니다. 실제 물체로 작업하는 데 필요합니다.

우리가 제공하는 가상 실험실 작업과 기타 컴퓨터 시뮬레이션이 실제 화학 실험을 대체할 수 없고 대체해서는 안 된다는 점에는 의심의 여지가 없습니다. 그러나 가상 실험실의 사용이 선호되거나 유일한 학습 방법인 상황이 많이 있습니다. 우선, 이는 원격 학습, 예를 들어 질병 또는 외국 인턴십으로 인해 원격 학습 또는 풀타임으로 학생이 실험실에 물리적으로 존재하지 않는 경우의 원격 학습입니다. 또한, 빠진 수업을 보충할 필요가 있고, 실제 실험실 작업을 수행하기 전에 준비/훈련이 필요한 경우도 있습니다. 대화형 수업 진행을 통해 가상 실험실 작업을 통해 물리적 및 화학적 과정에 대한 시각적이고 신뢰할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이션이 가능하며, 생산적인 교육 상호 작용에서 교실의 최대 학생 수를 포함하여 외부 영향에 대한 시스템의 반응을 유발하고 관찰할 수 있습니다.

따라서 우리의 관점에서 볼 때, 능동적이고 상호 작용적인 형태의 화학 수업에는 현대 장비에 대한 실제 실험과 화학 공정 연구에 대한 가상 실험실 작업이 모두 최적의 과학적 기반 비율로 포함되어야 합니다. 과학, 기술 및 지식 방법의 가장 현대적인 성과를 기반으로 한 화학 교육의 구조 및 방법론입니다. 협력 훈련 폭행 가상