Lucrări virtuale în chimie. Laboratoare virtuale pentru învățământ la distanță, universități și școli

Vizualizarea este una dintre cele mai eficiente metode de predare, ajutând la înțelegerea esenței diferitelor fenomene mult mai ușor și profund; nu fără motiv, mijloacele vizuale au fost folosite încă din cele mai vechi timpuri. Vizualizarea și modelarea sunt utile în special atunci când se studiază obiecte și fenomene dinamice, care variază în timp, care pot fi dificil de înțeles prin privire la o imagine statică simplă într-un manual obișnuit. Lucrările de laborator și experimentele educaționale sunt nu numai utile, ci și foarte interesante - cu organizare adecvată, desigur.

Nu toate experimentele educaționale pot sau ar trebui să fie efectuate în modul „real”. Nu este de mirare că tehnologiile de modelare pe computer au ajuns rapid în acest domeniu. Acum există pe piață o serie de pachete software concepute pentru a realiza experimente educaționale virtuale. Această revizuire va examina un aspect relativ nou al unor astfel de soluții: laboratoarele virtuale online. Cu ajutorul lor, puteți efectua experimente pe computer fără a cumpăra programe suplimentare și, în orice moment convenabil, veți avea acces la Internet.

În prezent se observă mai multe tendințe în dezvoltarea proiectelor moderne de rețea de acest fel. Prima este dispersia pe o cantitate semnificativă de resurse. Alături de proiectele mari care acumulează o cantitate semnificativă de conținut, există multe site-uri care conțin un număr mic de laboratoare. A doua tendință este prezența atât a proiectelor multi-industriale care oferă laboratoare pentru diverse domenii de cunoaștere, cât și a proiectelor tematice de specialitate. În sfârșit, trebuie menționat că laboratoarele dedicate științelor naturii sunt cel mai bine reprezentate online. Într-adevăr: experimentele fizice în general pot fi o întreprindere foarte costisitoare, dar un laborator de calculatoare vă permite să priviți în culisele unor procese complexe. De asemenea, beneficiază și chimia: nu este nevoie să achiziționați reactivi reali, echipamente de laborator și nu există teama de a strica ceva în cazul unei erori. Un domeniu la fel de fertil pentru atelierele de laborator virtuale este biologia și ecologia. Nu este un secret pentru nimeni că un studiu detaliat al unui obiect biologic se termină adesea cu moartea acestuia. Sistemele ecologice sunt mari și complexe, astfel încât utilizarea modelelor virtuale face posibilă simplificarea percepției acestora.

Revizuirea noastră include câteva dintre cele mai interesante proiecte online, atât multidisciplinare, cât și tematice. Toate resursele web din această recenzie sunt site-uri cu acces deschis și gratuit.

VirtuLab

Resursa VirtuLab este cea mai mare colecție de experiențe virtuale în diverse discipline academice de pe RuNet modern. Unitatea principală a colecției este un experiment virtual. Din punct de vedere tehnic, acesta este un videoclip interactiv realizat folosind Adobe Flash. Unele laboratoare sunt realizate în grafică tridimensională. Pentru a lucra cu ele, va trebui să instalați Adobe Shockwave Player cu suplimentul Havok Physics Scene. Puteți găsi acest supliment pe director-online.com. Trebuie să despachetați arhiva rezultată în directorul Xtras al Adobe Shockwave Player, care se află în directorul de sistem Windows.

Resursa VirtuLab este cea mai mare colecție de online virtuale
laboratoarein rusa

Fiecare videoclip vă permite să efectuați un experiment care are un scop educațional și o sarcină clară. Utilizatorului i se oferă toate instrumentele și obiectele necesare pentru a obține rezultatul. Sarcinile și sfaturile sunt afișate ca mesaje text. Videoclipurile VirtuLab au un puternic aspect educațional, de exemplu, dacă utilizatorul greșește, sistemul nu îi va permite mai departe până când eroarea este corectată.

Colecția de experimente VirtuLab este destul de extinsă și variată. VirtuLab nu are propriul motor de căutare încorporat, așa că pentru a găsi experimentul de care aveți nevoie, trebuie doar să parcurgeți secțiunile din catalog. Arhiva este împărțită în patru blocuri principale: „Fizică”, „Chimie”, „Biologie” și „Ecologie”. În cadrul acestora există secțiuni tematice mai restrânse. În special, pentru fizică acestea sunt secțiuni ale acestei discipline. Există experimente pentru a se familiariza cu mecanica, efectele electrice și optice. Un număr de laboratoare sunt proiectate în grafică 3D, ceea ce ajută la demonstrarea unei varietăți de experimente: de la experimente cu dinamometre la refracție și alte efecte optice.

În „Biologie”, baza diviziunii au fost clasele din programa școlară. Conținutul sarcinilor de aici poate fi foarte diferit. Astfel, există sarcini pentru studierea caracteristicilor structurale ale diferitelor organisme vii (de exemplu, un set de construcție pentru asamblarea tuturor tipurilor de organisme din „părțile” propuse) și sarcini care simulează lucrul cu un microscop și cu preparate ale diferitelor țesuturi.

Site-ul web PhET este o colecție multidisciplinară de applet-uri Java,
cu care puteți lucra atât online, cât și pe computerul local

Separat, în secțiunea Cutting Edge Research sunt evidențiate demo-uri dedicate celor mai recente cercetări. În arhivă apar în mod regulat articole noi; acestora le este dedicată secțiunea New Sims.

Fiți atenți la subsecțiunea Sims traduși. Această pagină conține o listă a tuturor limbilor în care au fost traduse laboratoarele virtuale oferite. Există și un rus printre ei - există exact cincizeci de astfel de experimente astăzi aici. Este curios că numărul demonstrațiilor în engleză, sârbă și maghiară este aproape egal. Dacă doriți, puteți participa la demonstrații de traducere. O aplicație specială, PhET Translation Utility, este oferită în acest scop.

Ce sunt demonstrațiile PhET și cine poate beneficia de ele? Sunt construite pe tehnologia Java. Acest lucru vă permite să rulați experimente online, să descărcați applet-uri pe computerul dvs. local și să le încorporați în alte pagini web ca widget-uri. Toate aceste opțiuni sunt furnizate pe fiecare pagină demonstrativă PhET.

Toate experimentele PhET sunt interactive. Acestea conțin una sau mai multe sarcini, precum și un set de toate elementele necesare pentru a le rezolva. Deoarece soluția este de obicei explicată suficient de detaliat în notele text, scopul principal al demonstrațiilor este de a vizualiza și explica efectele, și nu de a testa cunoștințele și abilitățile utilizatorului. Astfel, una dintre demonstrațiile secțiunii chimice sugerează realizarea de molecule din atomii propuși și analizarea unei vizualizări tridimensionale a rezultatului. În secțiunea biologică există un calculator pentru echilibrul consumului de calorii al unei persoane în timpul zilei: puteți indica tipurile și cantitățile de alimente consumate, precum și cantitatea de exercițiu fizic. Apoi, tot ce rămâne este să observăm schimbările în „omulețul” experimental la o anumită vârstă, înălțime și greutate inițială. Secțiunea de matematică se mândrește cu instrumente foarte utile pentru trasarea diferitelor funcții, jocuri aritmetice și alte aplicații interesante. Secțiunea de fizică oferă o gamă largă de „laboratoare” care demonstrează o varietate de fenomene - de la mișcare simplă la interacțiuni cuantice.

PhET
Nota: 4
Limbajul interfeței: Engleza, rusa disponibila
Dezvoltator: Universitatea din Colorado
Site: phet.colorado.edu

Proiectul demonstrațiilor Wolfram

O sursă foarte valoroasă de laboratoare online este proiectul multidisciplinar Wolfram Demonstrations. Scopul proiectului este de a demonstra în mod clar conceptele științei și tehnologiei moderne. Wolfram pretinde că este o singură platformă pentru a crea un catalog unificat de laboratoare interactive online. Acest lucru, potrivit dezvoltatorilor săi, va permite utilizatorilor să evite problemele asociate cu utilizarea resurselor de învățare eterogene și a platformelor de dezvoltare.

Catalogul Wolfram Demonstrations Project conține peste 7 mii.
laboratoare virtuale

Acest site face parte dintr-un mare proiect de internet numit Wolfram. Proiectul Wolfram Demonstrations are în prezent un catalog impresionant de peste 7.000 de demonstrații interactive.

Baza tehnologică pentru crearea de laboratoare și demonstrații este pachetul Wolfram Mathematica. Pentru a vizualiza demo-urile, va trebui să descărcați și să instalați playerul special Wolfram CDF, care are o dimensiune de puțin peste 150 MB.

Catalogul de proiecte este format din 11 secțiuni principale legate de diferite ramuri ale cunoașterii și activității umane. Există mari secțiuni fizice, chimice și matematice, precum și cele dedicate tehnologiei și ingineriei. Științele biologice sunt bine reprezentate. Nivelurile de complexitate ale modelelor, precum și nivelurile de prezentare, sunt foarte diferite. Catalogul conține demonstrații destul de complexe care vizează învățământul superior; multe laboratoare sunt dedicate ilustrării celor mai recente realizări științifice. Totodată, site-ul are și secțiuni destinate copiilor. Bariera lingvistică poate fi un anumit inconvenient: proiectul Wolfram este în prezent pur limba engleză. Cu toate acestea, există puțin text în demonstrații și laboratoare, instrumentele de control sunt destul de simple și sunt ușor de înțeles fără solicitări.

Nu există sarcini specifice sau control asupra implementării lor. Cu toate acestea, conținutul nu poate fi numit pur și simplu prezentări sau videoclipuri. Există o cantitate destul de mare de interactivitate în demonstrațiile lui Wolfram. Aproape toate au instrumente care ajută la modificarea parametrilor obiectelor reprezentate, realizând astfel experimente virtuale asupra acestora. Acest lucru contribuie la o înțelegere mai profundă a proceselor și fenomenelor demonstrate.

Proiectul demonstrațiilor Wolfram
Nota: 4
Limbajul interfeței: Engleză
Dezvoltator: Proiectul Wolfram Demonstrations și colaboratori
Site: demonstrations.wolfram.com

Laboratorul de chimie IrYdium

Pe lângă proiectele „multi-industriale” pe Web-ul modern, există multe laboratoare online specializate dedicate anumitor științe. Să începem cu The ChemCollective, un proiect dedicat studiului chimiei. Conține o mulțime de materiale tematice în limba engleză. Una dintre cele mai interesante secțiuni ale sale este propriul său laborator virtual numit IrYdium Chemistry Lab. Structura sa este semnificativ diferită de toate proiectele discutate mai sus. Faptul este că nu există experimente specifice, specifice, cu propriile sarcini oferite aici. În schimb, utilizatorului i se oferă libertate aproape completă de acțiune.

Laboratorul de chimie online IrYdium este diferit
flexibilitate ridicată în configurare și operare

Laboratorul a fost creat sub forma unui applet Java. Apropo, poate fi descărcat și rulat pe computerul local - linkul de descărcare corespunzător se află pe pagina principală a proiectului.

Interfața applet-ului este împărțită în mai multe zone. În mijloc există un spațiu de lucru în care este afișat progresul experimentului. Coloana din dreapta este un fel de „tablou de bord” - afișează informații despre reacțiile care au loc: temperatură, aciditate, molaritate și alte date auxiliare. În partea stângă a applet-ului se află așa-numitul „Depozit de reactivi”. Acesta este un set de tot felul de reactivi virtuali, realizati sub forma unui arbore ierarhic. Aici puteți găsi acizi, baze, substanțe indicator și tot ce are nevoie un chimist experimental. Pentru a lucra cu ele, sunt oferite o selecție bună de diverse articole din sticlă de laborator, un arzător, cântare și alte echipamente. Ca urmare, utilizatorul are la dispoziție un laborator bine echipat, cu capacități de experimentare foarte limitate.

Deoarece aici nu există sarcini specifice, experimentele sunt efectuate într-un mod care este necesar și interesant pentru utilizator. Tot ce rămâne este să selectați substanțele necesare, să construiți o configurație experimentală folosind echipamentul virtual propus și să începeți reacția. Este foarte convenabil ca substanța rezultată să poată fi adăugată la colecția de reactivi pentru utilizare în experimentele ulterioare.

În general, s-a dovedit a fi o resursă interesantă și utilă, caracterizată printr-o flexibilitate ridicată de utilizare. Dacă luăm în considerare prezența unei traduceri aproape complete în limba rusă a programului, atunci IrYdium Chemistry Lab poate deveni un instrument foarte util pentru stăpânirea cunoștințelor chimice de bază.

Laboratorul de chimie IrYdium
Nota: 5
Limbajul interfeței: engleză rusă
Dezvoltator: The ChemCollective
Site: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

„Laborator virtual” teachmen.ru

Acesta este al doilea proiect rusesc din recenzia noastră. Această resursă este specializată în fenomene fizice. Scopul laboratoarelor virtuale nu se limitează doar la programa școlară. Experiențele online pe care le oferă, dezvoltate de specialiști de la Universitatea de Stat Chelyabinsk, sunt potrivite nu numai pentru școlari, ci și pentru studenți. Din punct de vedere tehnic, această resursă este o combinație de Flash și Java, așa că va trebui să verificați în prealabil actualizările mașinii virtuale Java de pe computer.

Sarcinile proiectului „Laboratorul virtual” sunt diferite
dificultate mai mare

Designul laboratoarelor de aici este schematic și strict. Se pare că apar imagini animate ciudate dintr-un manual. Acest lucru este subliniat de disponibilitatea materialelor destinate să însoțească sesiunile de formare. Accentul principal în astfel de experimente este pe realizarea unor sarcini specifice și testarea cunoștințelor utilizatorului.

Catalogul de proiecte include o duzină de secțiuni tematice principale - de la mecanică la fizica atomică și nucleară. Fiecare dintre ele conține până la zece laboratoare virtuale interactive corespunzătoare. Sunt oferite și note ilustrate de curs, unele cu propriile experimente virtuale.

Mediul de lucru al experimentatorului este reprodus aici destul de atent. Dispozitivele sunt demonstrate sub formă de diagrame, se propune construirea de grafice și selectarea răspunsurilor dintre opțiunile disponibile. Experimentele din „Laboratorul virtual” sunt mai complexe decât în ​​VirtuLab. Colecția de resurse include experimente în fizica atomică și nucleară, fizica laser, precum și un „constructor de atom” care oferă asamblarea unui atom din diferite particule elementare. Există experimente privind găsirea și neutralizarea unei surse de radiații, studiind proprietățile laserelor. În plus, există și laboratoare „mecanice” destinate în primul rând școlarilor.

Laboratoarele online în

Pe lângă resursele mari cu zeci și sute de site-uri experimentale virtuale pe Internet, există multe site-uri mici care oferă o serie de experimente interesante pe o anumită temă, de obicei restrânsă.

Un bun punct de plecare atunci când căutați un virtual mic
laboratoarecapabil să devină un proiect Online Labs în

Într-o astfel de situație, pentru a găsi demonstrațiile necesare, cu siguranță vor fi utile proiectele de catalog care colectează și sistematizează link-uri către astfel de site-uri. Laboratoarele online din directorul (onlinelabs.in) pot fi un bun punct de plecare. Această resursă colectează și sistematizează link-uri către proiecte care oferă experimente și laboratoare online accesibile gratuit în diferite ramuri ale științei. Pentru fiecare știință există o secțiune corespunzătoare. Domeniile de interes ale proiectului sunt în primul rând fizica, chimia și biologia. Aceste secțiuni sunt cele mai mari și cele mai bine actualizate. În plus, cele dedicate anatomiei, astronomiei, geologiei și matematicii se completează treptat. Fiecare secțiune conține link-uri către resurse relevante de pe Internet cu un scurt rezumat în limba engleză care descrie scopul unui anumit laborator.

„Laborator virtual” teachmen.ru
Nota: 3
Limba: Rusă
Dezvoltator: Universitatea de Stat Chelyabinsk
Site:

Educația globală și procesul științific s-au schimbat atât de clar în ultimii ani, dar din anumite motive se vorbește mai puțin despre inovații inovatoare și oportunitățile pe care le deschid și mai mult despre scandalurile de examene locale. Între timp, esența procesului educațional este reflectată frumos de proverbul englez „Poți duce un cal la apă, dar nu îl poți face să bea”.

Educația modernă duce în esență o viață dublă. În viața sa oficială există un program, regulamente, examene, o luptă „fără sens și fără milă” asupra compoziției disciplinelor din cursul școlar, vectorului funcției oficiale și calității educației. Și în viața lui reală, de regulă, se concentrează tot ceea ce reprezintă educația modernă: digitalizare, eLearning, Mobile Learning, training prin Coursera, UoPeople și alte instituții online, webinarii, laboratoare virtuale etc. Toate acestea deocamdată nu au devenit parte integrantă. a paradigmei educaționale globale general acceptate, dar la nivel local digitalizarea activității de educație și cercetare are deja loc.

Pregătirea MOOC (Massive Open Online Courses, cursuri în masă din surse deschise) este excelentă pentru transferul de idei, formule și alte cunoștințe teoretice în lecții și prelegeri. Dar pentru a stăpâni pe deplin multe discipline, este nevoie și de pregătire practică - învățarea digitală a „simțit” această nevoie evolutivă și a creat o nouă „formă de viață” - laboratoare virtuale, proprii pentru învățământul școlar și universitar.

Problemă cunoscută cu eLearning: se predau în mare parte subiecte teoretice. Poate că următoarea etapă în dezvoltarea educației online va fi acoperirea domeniilor practice. Și asta se va întâmpla în două direcții: prima este delegarea contractuală a practicii către universitățile existente fizic (în cazul medicinei, de exemplu), iar a doua este dezvoltarea laboratoarelor virtuale în diferite limbi.

De ce avem nevoie de laboratoare virtuale sau virtuallabs?

• Să se pregătească pentru munca reală de laborator.
• Pentru clasele școlare, dacă nu sunt disponibile condiții adecvate, materiale, reactivi și echipamente.
• Pentru învățământ la distanță.
• Pentru studiul independent al disciplinelor ca adult sau împreună cu copiii, deoarece mulți adulți, dintr-un motiv sau altul, simt nevoia să-și „amintească” ceea ce nu a fost niciodată învățat sau înțeles la școală.
• Pentru munca stiintifica.
• Pentru învăţământul superior cu o componentă practică importantă.

Tipuri de laboratoare virtuale. Laboratoarele virtuale pot fi bidimensionale sau 3D; cel mai simplu pentru elevii de școală elementară și complex, practic pentru elevii de gimnaziu și liceu, elevi și profesori. Propriile lor laboratoare virtuale sunt dezvoltate pentru diferite discipline. Cel mai adesea acestea sunt fizica și chimia, dar există și unele destul de originale, de exemplu, virtuallab pentru ecologisti.

Universitățile deosebit de serioase au propriile lor laboratoare virtuale, de exemplu, Universitatea Aerospațială de Stat Samara, numită după Academicianul S.P. Korolev și Institutul Max Planck pentru Istoria Științei (MPIWG) din Berlin. Să ne amintim că Max Planck este un fizician teoretician german, fondatorul fizicii cuantice. Laboratorul virtual al institutului are chiar și un site oficial. Puteți urmări prezentarea folosind acest link Laboratorul virtual: instrumente pentru cercetarea istoriei experimentalizării. Laboratorul online este o platformă în care istoricii își publică și discută cercetările lor pe tema experimentării în diverse domenii ale științei (de la fizică la medicină), artă, arhitectură, mass-media și tehnologie. Conține, de asemenea, ilustrații și texte despre diverse aspecte ale activităților experimentale: instrumente, progresul experimentelor, filme, fotografii ale oamenilor de știință etc. Studenții își pot crea propriul cont în acest laborator virtual și pot adăuga lucrări științifice pentru discuție.

Laboratorul virtual al Institutului Max Planck pentru Istoria Științei

Portalul Virtulab

Din păcate, alegerea laboratoarelor virtuale în limba rusă este încă mică, dar este o chestiune de timp. Răspândirea eLearning-ului în rândul elevilor și studenților, pătrunderea masivă a digitalizării în instituțiile de învățământ va crea într-un fel sau altul cerere, iar apoi vor începe să dezvolte masiv laboratoare virtuale moderne frumoase în diferite discipline. Din fericire, există deja un portal specializat destul de dezvoltat dedicat laboratoarelor virtuale - Virtulab.Net. Oferă soluții destul de frumoase și acoperă patru discipline: fizică, chimie, biologie și ecologie.

Laborator virtual 3D pentru fizica Virtulab .Net

Practică de inginerie virtuală

Virtulab.Net nu enumeră încă inginerie printre specializările sale, dar raportează că laboratoarele virtuale de fizică găzduite acolo pot fi utile și în învățământul ingineresc la distanță. La urma urmei, de exemplu, pentru a construi modele matematice, este necesară o înțelegere profundă a naturii fizice a obiectelor de modelare. În general, laboratoarele virtuale de inginerie au un potențial enorm. Educația inginerească este în mare măsură orientată spre practică, dar astfel de laboratoare virtuale sunt încă rareori utilizate în universități, din cauza faptului că piața educației digitale în domeniul ingineriei este subdezvoltată.

Complexe educaționale orientate către probleme ale sistemului CADIS (SSAU). Pentru a consolida pregătirea specialiștilor tehnici, Universitatea Aerospațială Samara, numită după Korolev, și-a dezvoltat propriul laborator virtual de inginerie. Centrul de Noi Tehnologii Informaționale (CNIT) al SSAU a creat „Complexe educaționale orientate către probleme ale sistemului CADIS”. Abrevierea CADIS înseamnă „sistem de complexe de instrumente de predare automatizate”. Acestea sunt săli de clasă speciale în care se țin ateliere de laborator virtuale despre rezistența materialelor, mecanică structurală, metode de optimizare și modelare geometrică, proiectare a aeronavelor, știința materialelor și tratament termic și alte discipline tehnice. Unele dintre aceste ateliere sunt disponibile gratuit pe serverul Institutului Central de Cercetare Științifică al SSAU. Sălile de clasă virtuale conțin descrieri ale obiectelor tehnice cu fotografii, diagrame, link-uri, desene, animații video, audio și flash cu o lupă pentru a examina micile detalii ale unei unități virtuale. Există, de asemenea, posibilitatea de auto-monitorizare și antrenament. Iată care sunt complexele de sisteme virtuale CADIS:

• Grinda - un complex pentru analiza și construirea de diagrame ale grinzilor în cursul rezistenței materialelor (inginerie mecanică, construcție).
• Structură - un complex de metode de proiectare a circuitelor de putere ale structurilor mecanice (inginerie mecanică, construcții).
• Optimizare - un complex de metode matematice de optimizare (cursuri de CAD în inginerie mecanică, construcții).
• Spline este un complex de metode de interpolare și aproximare în modelarea geometrică (cursuri CAD).
• I-beam - un complex pentru studierea tiparelor de lucru în forță ale structurilor cu pereți subțiri (inginerie mecanică, construcții).

• Chimist - un set de complexe în chimie (pentru licee, licee de specialitate, cursuri pregătitoare pentru universități).
• Organic - complexe în chimie organică (pentru universități).
• Polimer - complexe privind chimia compușilor cu moleculare înaltă (pentru universități).
• Constructor de molecule - program de simulare „Constructor de molecule”.
• Matematică - un complex de matematică elementară (pentru candidații la universitate).
• Educația fizică este un complex de susținere a cursurilor teoretice de educație fizică.
• Metalurgist - un complex de metalurgie și tratament termic (pentru universități și școli tehnice).
• Zubrol - un complex pe teoria mecanismelor și a pieselor de mașini (pentru universități și școli tehnice).

Instrumente virtuale pe Zapisnyh.Narod.Ru. Site-ul web Zapisnyh.Narod.Ru va fi foarte util în educația inginerească, de unde puteți descărca gratuit instrumente virtuale pe o placă de sunet, care deschid oportunități largi pentru crearea de echipamente. Ele vor fi cu siguranță de interes pentru profesori și vor fi utile în prelegeri, în lucrări științifice și în ateliere de laborator în discipline naturale și tehnice. Gama de instrumente virtuale postate pe site este impresionantă:

• generator combinat de joasă frecvență;
• generator bifazat de joasă frecvență;
• înregistrator cu osciloscop;
• osciloscop;
• frecvențămetru;
• Caracterograf AC;
• tehnograf;
• metru electric;
• R, C, L metru;
• electrocardiograf acasă;
• estimator de capacitate și ESR;
• sisteme cromatografice KhromProtsessor-7-7M-8;
• dispozitiv pentru verificarea și diagnosticarea defecțiunilor ceasurilor cu quartz etc.

Unul dintre instrumentele de inginerie virtuală de pe site-ul Zapisnyh.Narod.Ru

Laboratoare virtuale de fizică

Virtuallab ecologic pe Virtulab .Net. Laboratorul de mediu al portalului abordează atât problemele generale ale dezvoltării Pământului, cât și legile individuale.

1

Este descrisă o metodologie pentru crearea lucrărilor de laborator în chimie folosind laboratoare virtuale. Crearea unei lucrări de laborator virtual constă în etapele de stabilire a obiectivelor muncii de laborator, alegerea unui laborator virtual, identificarea capacităților unui simulator virtual, ajustarea scopurilor, determinarea conținutului și sarcinilor didactice, elaborarea unui scenariu, testarea, corectarea scenariul, evaluarea și analizarea fiabilității procesului și a rezultatului experimentului virtual în comparație cu la scară largă, întocmind recomandări metodologice. Este prezentat un model al metodologiei de creare a lucrărilor de laborator virtual în chimie. Aparatul conceptual și terminologic din domeniul cercetării a fost clarificat: sunt date definiții ale muncii de laborator virtual în chimie, laborator chimic virtual și experiment chimic virtual. Sunt prezentate metodele de utilizare a muncii virtuale de laborator în chimie atunci când studiați la o universitate: atunci când studiați materiale noi, atunci când consolidați cunoștințele, când vă pregătiți pentru munca de laborator la scară largă atât în ​​sala de clasă, cât și în activități independente extrașcolare.

pregătire la chimie

laboratoare virtuale

experiment virtual

1. Belokhvostov A. A., Arshansky E. Ya. Mijloace electronice de predare a chimiei; dezvoltare și metode de utilizare. – Minsk: Aversev, 2012. – 206 p.

2. Gavronskaya Yu. Yu., Alekseev V. V. Lucrări de laborator virtuale în predarea interactivă a chimiei fizice // Știri ale Universității Pedagogice de Stat din Rusia. A.I. Herzen. – 2014. – Nr. 168. – P.79–84.

3. GOST 15971–90. Sisteme de prelucrare a informațiilor. Termeni și definiții. - În loc de GOST 15971-84; intrare 01/01/1992. - M.: Editura de standarde, 1991. – 12 p.

4. Morozov, M. N. Dezvoltarea unui laborator chimic virtual pentru educația școlară // Tehnologii educaționale și societate. – 2004. – T 7, nr 3. – P 155-164.

5. Pak, M. S. Teoria și metodologia predării chimiei: un manual pentru universități. – Sankt Petersburg: Editura Universității Pedagogice de Stat Ruse care poartă numele. A.I. Herzen, 2015. – 306 p.

6. Standardul educațional de stat federal al învățământului profesional superior în domeniul formării 050100 Învățământul pedagogic (calificare (gradul) „licență”) (aprobat prin Ordinul Ministerului Educației și Științei al Federației Ruse din 22 decembrie 2009 nr. 788) ) (modificat la 31 mai 2011 .) [Resursă electronică]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (data acces: 10/03/15).

7. Virtual Lab / ChemCollective. Resurse online pentru predarea și învățarea chimiei [resursă electronică]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (data acces: 10/03/15).

Laboratoarele virtuale de chimie, experimentul virtual, munca de laborator virtual în chimie sunt un domeniu promițător în educația chimică, atrăgând în mod firesc atenția elevilor și profesorilor. Relevanța introducerii laboratoarelor virtuale în practica educațională este determinată, în primul rând, de provocările informaționale ale vremii, iar în al doilea rând, de cerințele de reglementare pentru organizarea formării, adică standardele educaționale. Pentru a implementa abordarea bazată pe competențe, actualele standarde educaționale de stat federale ale învățământului superior prevăd utilizarea pe scară largă în procesul educațional a formelor active și interactive de conducere a cursurilor, inclusiv simulări pe calculator, în combinație cu munca extrașcolară pentru a forma și să dezvolte abilitățile profesionale ale elevilor.

În acest domeniu, din punct de vedere al prevalenței și cererii, lider este „Chimie clasele 8-11 – Laboratorul Virtual” al MarSTU, destinat școlarilor și solicitanților; Lucrările practice interactive și experimentele în chimie VirtuLab (http://www.virtulab.net/) sunt de asemenea bine cunoscute. La nivelul învățământului superior, resursele în limba rusă de pe piața educațională includ laboratoare chimice virtuale ENK, dezvoltări proprii (și, de regulă, închise) ale universităților și o serie de resurse în limbi străine. Descrierile laboratoarelor virtuale disponibile în chimie au fost oferite de mai multe ori, iar lista acestora va fi cu siguranță extinsă. Laboratoarele virtuale își ocupă cu încredere locul în practica predării disciplinelor chimiei și chimiei, în același timp, bazele teoretice și metodologice ale utilizării lor și crearea lucrărilor de laborator virtual pe baza acestora abia încep să prindă contur. Nici măcar termenul „lucrare virtuală de laborator în chimie” nu a primit încă o definiție fundamentată care să denotă cu exactitate relația cu alte concepte, inclusiv conceptul de laborator virtual în predarea chimiei și un experiment chimic virtual.

Pentru a clarifica aparatul conceptual și terminologic, folosim ca punct de plecare termenul „experiment chimic”, folosit în domeniul științific al teoriei și al metodelor de predare. Un experiment chimic este un mijloc specific de predare a chimiei, servind ca sursă și cea mai importantă metodă de cunoaștere; el introduce elevii nu numai în obiecte și fenomene, ci și în metodele științei chimice. În procesul unui experiment chimic, elevii dobândesc capacitatea de a observa, analiza, trage concluzii și manipula echipamente și reactivi. Există: demonstrație și experiment elev/elev; experimente (ajută la studierea aspectelor individuale ale unui obiect chimic), lucru de laborator (un set de experimente de laborator permite studierea multor aspecte ale obiectelor și proceselor chimice), exerciții practice, atelier de laborator; experiment acasă, experiment de cercetare etc. Un experiment chimic poate fi la scară largă, mental și virtual. „Virtual” înseamnă „posibil fără întruchipare fizică”; realitate virtuală - imitarea unei situații reale folosind dispozitive informatice; utilizate în principal în scopuri educaționale; în acest sens, un experiment virtual este uneori numit simulare sau experiment pe computer. Conform actualului GOST, „virtual” este o definiție care caracterizează un proces sau un dispozitiv dintr-un sistem de procesare a informațiilor care pare să existe cu adevărat, deoarece toate funcțiile sale sunt implementate prin alte mijloace; utilizat pe scară largă în legătură cu utilizarea telecomunicațiilor. Astfel, un experiment chimic virtual este un tip de experiment educațional în chimie; diferența sa principală față de cea la scară reală este faptul că mijlocul de demonstrare sau modelare a proceselor și fenomenelor chimice este tehnologia computerizată; atunci când o realizează, elevul operează cu imagini ale substanțelor și componentelor echipamentelor care reproduc aspectul și funcțiile obiectelor reale. , adică folosește un laborator virtual. Înțelegem un laborator virtual în predarea chimiei ca o simulare pe computer a unui laborator chimic educațional care își implementează funcția principală - realizarea unui experiment chimic în scopuri educaționale. Tehnic, funcționarea laboratorului virtual este asigurată de hardware și software de calculator, un sistem de ipoteze justificat didactic - substanțial și metodologic despre cursul procesului chimic studiat sau manifestările proprietăților unui obiect chimic, pe baza care este dezvoltată una dintre opţiunile posibile de răspuns a laboratorului virtual la acţiunile utilizatorului. Laboratorul virtual acționează ca un element al unui mediu educațional informațional de înaltă tehnologie, fiind un mijloc de creare și realizare a unui experiment virtual. Lucrarea de laborator virtual în chimie este un experiment chimic virtual sub forma unui set de experimente unite prin scopul comun de a studia un obiect sau proces chimic.

Să luăm în considerare metodologia de creare a unei lucrări de laborator virtual în chimie (modelul său este prezentat în Figura 1) folosind un exemplu specific de lucru de laborator pe tema „Soluții”.

Orez. 1. Modelul metodologiei de realizare a lucrărilor de laborator virtual în chimie

Crearea unei lucrări de laborator virtual constă în etapele de stabilire a obiectivelor muncii de laborator, alegerea unui laborator virtual, identificarea capacităților unui simulator virtual, ajustarea obiectivelor, definirea sarcinilor semnificative și didactice, elaborarea unui scenariu, testarea, evaluarea și analizarea fiabilității procesului și a rezultatului experimentului virtual în comparație cu cel real, scenariu de corectare și întocmirea recomandărilor metodologice.

Etapa de stabilire a scopurilor presupune procesul de selectare a scopurilor lucrării de laborator planificate cu stabilirea limitelor abaterilor admisibile pentru a obține un rezultat educațional prin mijloacele cele mai eficiente și acceptabile, ținând cont de resursele materiale, tehnice, de timp, umane, precum precum și caracteristicile personale și de vârstă ale elevilor. În exemplul nostru, scopul a fost de a pregăti soluții și de a studia proprietățile acestora; Lucrarea este concepută pentru activități educaționale extracurriculare independente ale elevilor. Tema soluțiilor este abordată în majoritatea cursurilor de chimie universitare; în plus, abilitățile de pregătire și lucru cu soluții sunt solicitate în viața de zi cu zi și în aproape orice activitate profesională. Prin urmare, obiectivele lucrării au inclus: consolidarea abilităților de a calcula concentrația molară și procentuală a unei soluții, cantitatea necesară de substanță și solvent pentru a prepara o soluție de o concentrație dată; dezvoltarea algoritmului și tehnicii operațiilor de preparare a soluțiilor (cântărirea substanțelor, măsurarea volumului etc.); studiul fenomenelor care au loc în timpul dizolvării - eliberarea sau absorbția de căldură, disociere, modificarea conductibilității electrice, modificarea pH-ului mediului etc.

Etapa alegerii unui laborator virtual. Alegerea unui laborator virtual este determinată de o serie de circumstanțe: modul de acces la resursă, condițiile financiare pentru utilizarea acesteia, limbajul și complexitatea interfeței și, bineînțeles, conținutul, adică capacitățile care acest laborator asigură sau nu asigură utilizatorului atingerea scopurilor muncii de laborator planificate. Ne-am concentrat pe laboratoare cu acces liber deschis, pentru lucru cu care ar fi suficiente cunoștințe de calculator la nivel de utilizator, abandonând inițial laboratoarele cu un grad scăzut de interactivitate, adică permițând doar opțiuni pentru observarea pasivă a experienței chimice. După ce am studiat mai multe proiecte, atât multidisciplinare, cât și tematice, am ajuns la concluzia că niciunul dintre laboratoarele cunoscute de noi nu îndeplinește pe deplin cerințele, și anume: să permită studentului să pregătească o soluție de o anumită concentrație folosind cantități precalculate de solut și solvent. prin efectuarea de operații de cântărire, măsurarea volumului, dizolvarea, asigurându-se că preparatul este corect și, de asemenea, respectând procesele care însoțesc dizolvarea. Cu toate acestea, ne-am stabilit pe laboratorul virtual IrYdiumChemistryLab, al cărui avantaj este abilitatea de a interveni în program și de a crea propriul experiment virtual.

Identificarea capabilităților simulatorului virtual al laboratorului selectat a arătat următoarele. În ceea ce privește setul de reactivi, există soluții de diferite concentrații (19 MNaOH, 15 MHClO4 și altele), apa ca solvent cel mai important, dar practic fără solide; cu toate acestea, aplicația Authoring Tool vă permite să introduceți reactivi suplimentari în laborator folosind caracteristicile termodinamice ale substanțelor. Echipamentul include un set de sticlă de măsurare cu diferite grade de precizie (cilindri, pipete, biurete), balanțe analitice, pH-metru, senzor de temperatură, element de încălzire, precum și un applet care demonstrează concentrația particulelor în soluție. Capacitatea de a studia astfel de caracteristici ale soluției cum ar fi conductivitatea electrică, vâscozitatea și tensiunea superficială nu este furnizată. Procesele dintr-un laborator virtual au loc într-un timp foarte scurt, ceea ce limitează studiul vitezei proceselor chimice. Pe baza capacităților simulatorului virtual, obiectivele au fost corectate; în special, a fost exclus studiul conductibilității electrice a soluțiilor, dar a fost adăugat studiul efectului temperaturii asupra solubilității substanțelor. La stabilirea obiectivelor muncii de laborator, am pornit de la rezultatele așteptate: studenții trebuie să dezvolte abilități practice în pregătirea soluțiilor, inclusiv stăpânirea algoritmilor operațiilor individuale, ar trebui să ajungă la concluzii despre modificarea numărului de particule dintr-o soluție în timpul disocierea electroliților puternici și slabi, despre raportul dintre numărul de anioni și cationi în cazul dizolvării electroliților nesimetrici, despre cauzele efectelor termice în timpul dizolvării.

Subliniem etapa de determinare a sarcinilor lucrării de laborator care se creează ca un element important al procesului de proiectare a activităților elevilor; aici este necesar să se planifice ce manipulări vor trebui să efectueze studenții în cadrul acestei lucrări de laborator și ce trebuie să facă. observați (sarcini semnificative), și ce concluzii și pe ce bază ar trebui să vină după finalizarea acestuia (sarcini didactice), ce abilități să dobândească. De exemplu, stăpâniți algoritmul de acțiuni atunci când pregătiți un anumit volum de soluție dintr-o porțiune cântărită: calculați masa substanței, cântăriți-o, măsurați volumul de lichid / aduceți-l la volumul necesar; stăpânește tehnicile de lucru cu balanțe analitice și ustensile de măsură; observați modul în care concentrațiile de particule (molecule, ioni) în soluție se raportează la dizolvarea electroliților și neelectroliților, electroliților simetrici și asimetrici, electroliților puternici și slabi, trageți concluzii despre solubilitate, efectele termice în timpul dizolvării și așa mai departe.

Următorul pas în crearea lucrărilor de laborator este crearea unui scenariu, adică o descriere detaliată a fiecărei experiențe separat și determinarea locului și rolului acestei experiențe în munca de laborator, ținând cont de problemele la care va contribui și de modul în care se lucrează. atinge obiectivele muncii de laborator în ansamblu. În practică, elaborarea unui scenariu are loc concomitent cu testarea, adică execuția de probă a experimentelor care ajută la clarificarea și detalierea scenariului. Scenariul reflectă fiecare acțiune și reacție a laboratorului virtual la acesta. Scenariul se bazează pe sarcini precum „Pregătiți 49 g dintr-o soluție de CuSO4 0,4%” sau „Pregătiți 35 ml dintr-o soluție de CuSO4 0,1 mol/l din hidratul său cristalin (CuSO4∙5H2O).” La elaborarea unei sarcini, se ia în considerare disponibilitatea reactivilor și echipamentelor adecvate în laboratorul virtual și fezabilitatea tehnică a îndeplinirii unei astfel de sarcini. În exemplul nostru, scenariul, pe lângă latura de calcul, a inclus și o serie de acțiuni și tehnici care simulează prepararea unei soluții într-un laborator real. De exemplu, la cântărire, substanța uscată nu trebuie așezată direct pe tava de cântărire, ci trebuie folosit un recipient special; utilizați funcția tară; Ca în realitate, substanța trebuie adăugată la cântar în porțiuni mici; un posibil exces accidental al masei calculate va avea ca rezultat reluarea operațiunii. Sunt oferite selecția articolelor din sticlă chimică cu un volum adecvat, măsurarea precisă a volumului de lichid „de-a lungul meniscului inferior” și utilizarea altor tehnici specifice. După preparare, proprietățile soluției rezultate (concentrația molară de ioni, pH) sunt reflectate în aplicațiile laboratorului virtual, ceea ce vă permite să verificați corectitudinea sarcinii. Prin efectuarea unei serii de experimente, elevii vor primi date pe baza cărora vor putea trage concluzii despre concentrația ionilor în soluții de electroliți puternici și slabi, pH-ul soluțiilor de substanțe hidrolizate, sau dependența termică. efectul dizolvării asupra cantității de solvent și a naturii substanței etc.

Ca exemplu, luați în considerare studiul efectelor termice în timpul dizolvării substanțelor. Scenariul implică experimente privind dizolvarea sărurilor uscate (NaCl, KCl, NaNO 3, CuSO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ce 2 (SO 4) 3). Pe baza schimbării temperaturii soluției, studenții ar trebui să deducă posibilitatea de dizolvare atât a efectelor endoterme, cât și exoterme. Formularea sarcinilor în fiecare caz poate varia și depinde de tipul de experiment - de cercetare sau ilustrativ. De exemplu, vă puteți limita la concluzia despre prezența unor astfel de efecte sau puteți include în scenariu prepararea de soluții de săruri cu mase diferite de substanță dizolvată cu aceeași masă de solvent (pregătiți soluții care conțin 50 g de substanță în 100 g de apă; 10 g de substanță în 100 g de apă) și invers, experimentează cu o cantitate constantă de substanță dizolvată și o masă variabilă de solvent; prepararea soluţiilor din sărurile anhidre şi hidraţii lor cristalini şi monitorizarea schimbărilor de temperatură în timpul dizolvării acestora. Când efectuează astfel de experimente, elevii trebuie să răspundă la întrebările „Cum diferă schimbările de temperatură atunci când sunt dizolvate cantități egale de săruri anhidre și hidrații lor cristalini? De ce are loc dizolvarea sărurilor anhidre cu degajarea de mai multă căldură decât în ​​cazul hidraților cristalini?” și trageți o concluzie despre ceea ce influențează semnul efectului termic al dizolvării. În funcție de scopurile și obiectivele lucrării, scenariul va cuprinde mai multe experimente sau mai multe serii de experimente, trebuie avut în vedere că în spațiul virtual totul se face mult mai rapid decât într-un laborator real, și nu necesită atât de mult. timp așa cum ar părea la prima vedere.

În timpul procesului de testare, este necesar să se evalueze și să se analizeze fiabilitatea procesului și a rezultatului experimentului virtual în comparație cu cel real, adică să se asigure că modelarea și rezultatele generate ale experimentului virtual nu contrazic realitatea, adică nu vor induce în eroare utilizatorul.

Recomandările metodologice se bazează pe un scenariu compilat și testat, dar nu trebuie să uităm că sunt adresate studenților, iar pe lângă instrucțiuni și sarcini clare, trebuie să conțină o descriere a rezultatelor așteptate asociate obiectivelor, să aibă referințe la teoretice. material și exemple.

Rezultatul creării muncii de laborator virtual este implementarea acesteia în procesul de învățare, ceea ce duce la o creștere a calității dobândirii cunoștințelor și la stăpânirea competențelor relevante. Există mai multe metode de „încorporare” a lucrărilor de laborator virtual în chimie în procesul de învățământ al unei universități. Atunci când studiem materiale noi pentru o mai bună înțelegere și stăpânire, în opinia noastră, este recomandabil să se efectueze scurte lucrări de laborator virtual pentru a actualiza cunoștințele sau pentru a demonstrarea fenomenelor studiate, ceea ce creează condiții obiective pentru implementarea formelor active și interactive de învățare, ceea ce este cerut de standardul educațional actual. În acest caz, munca de laborator virtual poate înlocui un experiment demonstrativ tradițional. În plus, luăm în considerare posibilitățile de utilizare a lucrărilor de laborator virtual pentru a consolida cunoștințele și abilitățile atât la clasă, cât și în activitățile independente extrașcolare. O altă opțiune pentru utilizarea muncii de laborator virtual în procesul de predare a chimiei este pregătirea studenților pentru a efectua lucrări de laborator la scară largă. Efectuând lucrări de laborator virtual compuse corect în chimie, studenții, în primul rând, exersează abilitățile de rezolvare a problemelor de calcul pe această temă, în al doilea rând, consolidează algoritmul și tehnica de realizare a unui experiment chimic, în al treilea rând, învață legile fluxului proceselor chimice cu participarea activă la procesul de instruire.

Metodologia propusă pentru crearea lucrărilor de laborator virtual în chimie echipează profesorii cu instrumente bazate științific pentru desfășurarea orelor de chimie și discipline chimice într-o formă interactivă în combinație cu munca extracurriculară în scopul formării și dezvoltării abilităților profesionale ale elevilor.

Recenzători:

Rogovaya O. G., doctor în științe pedagogice, profesor, șef al Departamentului de educație chimică și de mediu a Universității Pedagogice de Stat din Rusia, numit după A.I. Herzen, Sankt Petersburg;

Piotrovskaya K.R., Doctor în Științe Pedagogice, Profesor, Profesor al Departamentului de Metode de Predare a Matematicii și Informaticii a Universității Pedagogice de Stat din Rusia, numită după A.I. Herzen, Sankt Petersburg.

Link bibliografic

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. METODOLOGIA DE CREARE A LUCRĂRILOR DE LABORATOR VIRTUAL ÎN CHIMIE // Probleme moderne de știință și educație. – 2015. – Nr. 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (data acces: 02/01/2020). Vă aducem în atenție reviste apărute la editura „Academia de Științe ale Naturii”

În conformitate cu standardele educaționale de stat federale ale învățământului profesional superior în domeniile de studiu implementate la Facultatea de Chimie a Universității Pedagogice de Stat din Rusia numită după. A.I. Herzen, organizarea procesului educațional ar trebui să includă utilizarea unor forme active și interactive de conducere a cursurilor, inclusiv simulări pe computer. Cursurile desfășurate în aceste forme trebuie să reprezinte cel puțin 30% din timpul de clasă.

Interpretând formele active și interactive de desfășurare a cursurilor sub aspectul includerii elevilor în interacțiune educațională intensivă directă sau indirectă, trebuie recunoscut că programele de formare informatică bazate pe principiile tehnologizării, inovației, individualizării, diferențierii, integrării deschid noi oportunități în organizarea interacțiunea subiecților de învățare, conținutul și natura activităților acestora. În special, în predarea chimiei, o astfel de abordare ajută la creșterea nivelului de asimilare a cunoștințelor informațiilor chimice și a capacității de a le aplica, la dezvoltarea abilităților elevilor de gândire integrativă și creativă și la formarea abilităților generalizate de rezolvare a situațiilor problematice. .

Îmbunătățirea instrumentelor electronice de învățare a condus la modernizarea procesului educațional în ansamblu: prelegerile sunt susținute în modul de prezentare, metodele interactive de prezentare a materialului educațional sunt utilizate pentru desfășurarea orelor practice și de seminar, testele și examenele sunt susținute cu ajutorul mașinilor de control.

Când predați chimia, partea cea mai conservatoare a procesului educațional rămâne atelierul de laborator, fezabilitatea transferului complet în modul e-learning nu este încă pe deplin clară. Cu toate acestea, oportunități speciale pentru implementarea învățării interactive aici sunt create de un nou tip de experiment chimic educațional - un laborator virtual.

Un laborator virtual este înțeles ca un program de calculator care vă permite să simulați un proces chimic pe un computer, să modificați condițiile și parametrii implementării acestuia. La efectuarea lucrărilor de laborator virtual, studentul operează cu mostre de substanțe și componente ale echipamentelor care reproduc aspectul și funcțiile obiectelor reale.

Pe de o parte, aspectele pozitive ale unui laborator virtual sunt evidente - tehnologiile computerizate moderne fac în unele cazuri posibilă îndepărtarea de la desfășurarea reală a proceselor chimice fără a pierde calitatea informațiilor primite. O nevoie specială de desfășurare a lucrărilor de laborator virtual apare, în primul rând, în timpul învățării prin corespondență și la distanță, precum și atunci când studenții lucrează în afara orelor de curs, lipsa echipamentelor complexe și a reactivilor scumpi sau inaccesibili. În plus, pentru unele lucrări, posibilitățile de lucrări practice de laborator computerizate sunt mai largi decât cele tradiționale. Astfel, elevii au posibilitatea de a studia reacțiile cu substanțe interzise pentru utilizare în procesul educațional, nu există restricții de timp, elevul poate face munca (sau se poate pregăti pentru ea) în afara orelor de curs și o poate repeta de mai multe ori.

În ciuda avantajelor și nevoii evidente de practică educațională în laboratoarele virtuale, numărul lor și experiența de utilizare a acestora în învățământul interactiv și la distanță în disciplinele chimice, de exemplu, chimia fizică, în practica străină și internă nu este atât de mare. Laboratoarele virtuale de chimie sunt create în principal pentru învățământul secundar general („Virtual Chemistry Laboratory for ISO Grades 8-11”). În ceea ce privește studiile superioare, există un număr limitat de laboratoare chimice virtuale în principal în chimie anorganică, generală și organică pentru domenii non-chimice/profiluri de formare, aproape toate în limba engleză, în unele cazuri fiind necesară înregistrarea și plata pentru utilizarea versiunii complete: Chemlab, Crocodile Chemistry 605 și produsul educațional „Yenka”, adaptat pentru școlile rusești, au creat pe baza acestuia, Virtual Chemistry Laboratory, Dartmouth ChemLab - un ghid interactiv pentru efectuarea lucrărilor de laborator în chimia generală, care nu este de fapt un laborator virtual) , colecții de vizualizări și simulări pe computer Simulari de experimente de chimie și Virtlab: Un laborator virtual și câteva altele.

Laboratoarele virtuale speciale de chimie fizică nu sunt deloc reprezentate pe piața produselor educaționale. Desigur, universitățile, ori de câte ori este posibil, creează lucrări virtuale de laborator în chimie fizică, ținând cont de specificul lor, cel mai adesea pentru lucrul cu proprii studenți. De exemplu, produsul software „Module of Applied Chemistry” (MPH), dezvoltat la departamentul IU-6 MSTU. N.E. Bauman. În conformitate cu curriculum-ul disciplinei „Chimie fizică”, se preconizează efectuarea unui număr de lucrări de laborator, inclusiv pe temele „Termochimie”, „Echilibre de fază”, „Fenomene de suprafață”.

Datorită MPH, a devenit posibilă desfășurarea lucrărilor de laborator pe aceste subiecte în timp real (Real Time), implementând un model mixt de învățământ la distanță. Un alt exemplu este munca de laborator virtual la Institutul de Tehnologii Alimentare Kemerovo.

Nivelul unor astfel de dezvoltări este foarte divers atât din punct de vedere tehnic, cât și metodologic, iar utilizarea lor este limitată. Proiectarea și implementarea independentă a unui mediu educațional de informație specific subiectului este o sarcină foarte complexă, care necesită o bază de operare specială, o echipă de programatori, profesori și chimiști și costuri mari de timp și financiare. Considerăm că ar fi mai potrivit să adaptăm sau să creăm, în cadrul laboratorului virtual existent, propria noastră muncă de laborator virtual care să corespundă specificului acestui POO și programului de disciplină. În special, am folosit laboratorul virtual al proiectului The ChemCollective pentru a crea propriile noastre lucrări virtuale de laborator în chimie fizică.

IrYdium Chemistry Lab, ale cărui avantaje au fost un set satisfăcător de reactivi virtuali și instrumente fizice și chimice, o interfață ușor de utilizat parțial rusificată, un program de dezvoltare a sarcinilor încorporat și utilizarea gratuită permisă de dezvoltatori.

Creat de noi pe baza IrYdium Chemistry Lab și testat într-un atelier de laborator de chimie fizică de la Universitatea Pedagogică de Stat din Rusia, care poartă numele. A.I. Lucrările de laborator virtual Herzen sunt simulări ale lucrărilor experimentale ale unui atelier de laborator real pe tema „Termochimie”: „Determinarea căldurii de dizolvare a sării”, „Determinarea efectului termic al formării hidratului cristalin din sare anhidră și apă” , „Determinarea căldurii de neutralizare a unui acid puternic de către o bază puternică”, a cărei implementare sunt prevăzute programe de lucru ale disciplinei academice „Chimie fizică”. Fiecare lucrare include o mare varietate de sarcini (substanțe studiate, masa/volumul acestora) și este prevăzută cu instrucțiuni metodologice pentru elevi și profesori. Progresul muncii de laborator virtual este cât se poate de apropiat de realizarea unui experiment chimic real; Folosind un program de calculator, elevul efectuează anumite acțiuni pe care le-a gândit în conformitate cu o anumită sarcină: selectează reactivi, cântărește, măsoară volume, înregistrează schimbările de temperatură, efectuează observații (sub formă de imagini virtuale), procesează, rezumă și analizează rezultatele experimentale într-un raport.

În ciuda avantajelor descrise, odată cu dezvoltarea tehnologiilor de predare pe calculator, se discută din ce în ce mai mult problema necesității de a crea lucrări de laborator virtual și a transferului parțial sau complet al atelierelor de la laboratoare la orele de informatică.

În același timp, unii autori explică necesitatea unei astfel de tranziții prin costul ridicat al echipamentelor de laborator, alții prin lipsa resurselor de timp sau unificarea programelor educaționale în conformitate cu Declarația de la Bologna etc. Cu toate acestea, principalul dezavantaj al un laborator virtual este lipsa contactului direct între student și obiectul cercetării, instrumente și echipamente.

La fel ca majoritatea colegilor noștri, credem că obiectul de studiu al chimiei este o substanță care are un set de caracteristici și proprietăți pe care nici măcar cel mai avansat model de computer nu le poate reproduce. Abordarea problemei creării muncii de laborator virtual și implementarea acestora în procesul de învățământ trebuie să țină cont de specificul disciplinei chimice pentru a preveni producerea unei armate de specialiști „virtuali” care au experiență de lucru numai cu modele idealizate, și nu cu obiecte și fenomene reale, în timp ce nivelul Responsabilitatea lor atunci când lucrează în producție este atât de mare încât determină nu numai siguranța mediului, ci și existența însăși a lumii înconjurătoare.

Experiența utilizării lucrărilor de laborator virtual într-un atelier de chimie a arătat că este de preferat o combinație între un experiment virtual și unul real, în care un model computerizat al procesului studiat are o funcție auxiliară de pregătire a elevului pentru acțiuni cu obiecte reale. Un laborator virtual vă permite să elaborați o metodologie pentru studierea unui proces real, să prevedeți posibile erori în configurarea și desfășurarea unui experiment, să accelerați procesarea matematică și interpretarea datelor obținute și să întocmiți un raport. Profesorul are o oportunitate reală de a stabili elevilor sarcina de a determina condițiile optime ale experimentului. Soluția la această problemă poate fi implementată într-un experiment chimic virtual după studierea proprietăților modelului, ceea ce permite elevilor să justifice în mod rezonabil condițiile pentru efectuarea unui experiment real. Acest lucru este valabil mai ales în cazul lucrului cu obiecte chimice periculoase (de exemplu, acizi concentrați și alcaline, substanțe inflamabile sau toxice), atunci laboratoarele virtuale trebuie utilizate în primele etape și numai după obținerea competențelor necesare, se procedează, dacă necesar, pentru a lucra cu obiecte reale.

Nu există nicio îndoială că munca de laborator virtual și alte simulări pe computer pe care le oferim nu pot și nu trebuie să înlocuiască un adevărat experiment chimic, totuși, există o serie de situații când utilizarea unui laborator virtual este modalitatea preferată sau singura posibilă de învățare. În primul rând, este vorba de învățământ la distanță, atunci când studentul nu este prezent fizic în laborator, de exemplu, în timpul învățământului la distanță sau cu normă întreagă din cauza unei boli sau din cauza unui stagiu în străinătate. În plus, este necesar să se recupereze orele pierdute, necesitatea pregătirii/instruirii înainte de a efectua lucrări efective de laborator etc. Cu forme interactive de desfășurare a cursurilor, munca de laborator virtual permite o simulare vizuală și fiabilă pe computer a unui proces fizic și chimic, provocând și observând răspunsul sistemului la influențele externe, inclusiv numărul maxim de elevi în clasă în interacțiune educațională productivă.

Astfel, din punctul nostru de vedere, formele active și interactive ale orelor de chimie ar trebui să conțină atât experimente reale pe echipamente moderne, cât și lucrări de laborator virtual privind studiul proceselor chimice într-o proporție optimă, bazată științific, care să permită dezvoltarea dinamică a structura și metodologia predării chimiei bazate pe cele mai moderne realizări ale științei, tehnologiei și metodelor de cunoaștere. cooperare antrenament asalt virtual