งานเสมือนจริงในวิชาเคมี ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงสำหรับการเรียนทางไกล มหาวิทยาลัย และโรงเรียน

การแสดงภาพเป็นวิธีการสอนที่มีประสิทธิภาพที่สุดวิธีหนึ่งซึ่งช่วยให้เข้าใจแก่นแท้ของปรากฏการณ์ต่างๆ ได้ง่ายและลึกซึ้งยิ่งขึ้น การใช้เครื่องช่วยการมองเห็นมาตั้งแต่สมัยโบราณก็ใช่ว่าจะไร้เหตุผล การแสดงภาพและการสร้างแบบจำลองมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อศึกษาวัตถุและปรากฏการณ์ที่มีพลวัตและแปรผันตามกาลเวลา ซึ่งอาจเข้าใจได้ยากโดยการดูภาพคงที่ธรรมดาๆ ในหนังสือเรียนทั่วไป งานในห้องปฏิบัติการและการทดลองทางการศึกษาไม่เพียงแต่มีประโยชน์เท่านั้น แต่ยังน่าสนใจอีกด้วย แน่นอนว่าต้องมีการจัดองค์กรที่เหมาะสมด้วย

การทดลองเพื่อการศึกษาบางอย่างไม่สามารถหรือควรทำในโหมด "จริง" ไม่น่าแปลกใจเลยที่เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เข้ามาในพื้นที่นี้อย่างรวดเร็ว ขณะนี้มีแพ็คเกจซอฟต์แวร์จำนวนหนึ่งในตลาดที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการทดลองการศึกษาเสมือนจริง การตรวจสอบนี้จะพิจารณาแง่มุมที่ค่อนข้างใหม่ของโซลูชันดังกล่าว: ห้องปฏิบัติการออนไลน์เสมือนจริง ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา คุณสามารถทำการทดลองคอมพิวเตอร์โดยไม่ต้องซื้อโปรแกรมเพิ่มเติม และคุณจะสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้ทุกเวลาที่สะดวก

ขณะนี้มีการสังเกตแนวโน้มหลายประการในการพัฒนาโครงการเครือข่ายสมัยใหม่ประเภทนี้ ประการแรกคือการกระจายตัวของทรัพยากรจำนวนมาก นอกจากโครงการขนาดใหญ่ที่สะสมเนื้อหาจำนวนมากแล้ว ยังมีไซต์จำนวนมากที่มีห้องปฏิบัติการจำนวนไม่มาก แนวโน้มที่สองคือการมีอยู่ของทั้งโครงการหลายอุตสาหกรรมที่นำเสนอห้องปฏิบัติการสำหรับความรู้สาขาต่างๆ และโครงการเฉพาะเรื่อง ท้ายที่สุด ควรสังเกตว่าห้องปฏิบัติการที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเป็นตัวแทนได้ดีที่สุดทางออนไลน์ แท้จริงแล้ว: การทดลองทางกายภาพโดยทั่วไปอาจเป็นงานที่มีราคาแพงมาก แต่ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ช่วยให้คุณสามารถดูเบื้องหลังของกระบวนการที่ซับซ้อนได้ เคมียังมีประโยชน์อีกด้วย: ไม่จำเป็นต้องซื้อรีเอเจนต์ อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการจริง และไม่ต้องกลัวว่าสิ่งใดจะเสียหายในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด สาขาที่มีความอุดมสมบูรณ์ไม่แพ้กันสำหรับการประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการเสมือนจริงคือชีววิทยาและนิเวศวิทยา ไม่มีความลับที่การศึกษารายละเอียดของวัตถุทางชีววิทยามักจะจบลงด้วยความตาย ระบบนิเวศมีขนาดใหญ่และซับซ้อน ดังนั้นการใช้แบบจำลองเสมือนจริงจึงทำให้การรับรู้ง่ายขึ้น

การตรวจสอบของเราประกอบด้วยโครงการออนไลน์ที่น่าสนใจที่สุดหลายโครงการ ทั้งแบบสหสาขาวิชาชีพและแบบเฉพาะเรื่อง แหล่งข้อมูลบนเว็บทั้งหมดในรีวิวนี้เป็นไซต์ที่เปิดให้เข้าถึงได้ฟรี

เวอร์ทูแล็บ

ทรัพยากร VirtuLab คือแหล่งรวบรวมประสบการณ์เสมือนจริงที่ใหญ่ที่สุดในสาขาวิชาการวิชาการต่างๆ บน RuNet สมัยใหม่ หน่วยหลักของคอลเลกชันคือการทดลองเสมือนจริง จากมุมมองทางเทคนิค นี่คือวิดีโอเชิงโต้ตอบที่สร้างโดยใช้ Adobe Flash ห้องปฏิบัติการบางแห่งสร้างด้วยกราฟิกสามมิติ หากต้องการใช้งานคุณจะต้องติดตั้ง Adobe Shockwave Player พร้อมด้วยโปรแกรมเสริม Havok Physics Scene คุณสามารถค้นหาส่วนเสริมนี้ได้ที่ Director-online.com คุณต้องแตกไฟล์เก็บถาวรผลลัพธ์ลงในไดเร็กทอรี Xtras ของ Adobe Shockwave Player ซึ่งอยู่ในไดเร็กทอรีระบบ Windows

ทรัพยากร VirtuLab คือคอลเลกชันออนไลน์เสมือนจริงที่ใหญ่ที่สุด
ห้องปฏิบัติการในภาษารัสเซีย

วิดีโอแต่ละรายการช่วยให้คุณสามารถทำการทดลองที่มีวัตถุประสงค์ทางการศึกษาและมีงานที่ชัดเจน ผู้ใช้จะได้รับเครื่องมือและวัตถุทั้งหมดที่จำเป็นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ งานและเคล็ดลับจะแสดงเป็นข้อความ วิดีโอ VirtuLab มีแง่มุมด้านการศึกษาที่เข้มแข็ง เช่น หากผู้ใช้ทำผิดพลาด ระบบจะไม่อนุญาตให้เขาทำต่อไปจนกว่าข้อผิดพลาดจะได้รับการแก้ไข

ชุดการทดลองของ VirtuLab ค่อนข้างกว้างขวางและหลากหลาย VirtuLab ไม่มีเครื่องมือค้นหาในตัว ดังนั้นเพื่อที่จะค้นหาการทดลองที่คุณต้องการ คุณเพียงแค่ต้องเลื่อนดูส่วนต่างๆ ของแค็ตตาล็อก ไฟล์เก็บถาวรแบ่งออกเป็นสี่ช่วงหลัก: "ฟิสิกส์", "เคมี", "ชีววิทยา" และ "นิเวศวิทยา" ภายในมีส่วนเฉพาะที่แคบกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวิชาฟิสิกส์ นี่คือส่วนหนึ่งของสาขาวิชานี้ มีการทดลองทำความคุ้นเคยกับกลศาสตร์ เอฟเฟกต์ไฟฟ้า และแสง ห้องปฏิบัติการหลายแห่งได้รับการออกแบบด้วยกราฟิก 3 มิติ ซึ่งช่วยสาธิตการทดลองที่หลากหลาย ตั้งแต่การทดลองด้วยไดนาโมมิเตอร์ไปจนถึงการหักเหของแสงและเอฟเฟกต์ทางแสงอื่นๆ

ในด้าน "ชีววิทยา" พื้นฐานของแผนกคือชั้นเรียนของหลักสูตรของโรงเรียน เนื้อหาของงานที่นี่อาจแตกต่างกันมาก จึงมีงานศึกษาลักษณะโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตต่างๆ (เช่น ชุดก่อสร้างสำหรับประกอบสิ่งมีชีวิตทุกชนิดจาก “ชิ้นส่วน”) ที่เสนอ และงานจำลองการทำงานด้วยกล้องจุลทรรศน์และการเตรียมเนื้อเยื่อต่างๆ

เว็บไซต์ PhET เป็นคอลเล็กชั่น Java applets จากหลากหลายสาขา
ซึ่งคุณสามารถทำงานได้ทั้งแบบออนไลน์และบนคอมพิวเตอร์ของคุณ

ในส่วนการวิจัยที่ล้ำหน้าแยกกัน มีการเน้นการสาธิตที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยล่าสุดโดยเฉพาะ รายการใหม่ปรากฏในไฟล์เก็บถาวรเป็นประจำ ส่วน New Sims นั้นมีไว้สำหรับพวกเขาโดยเฉพาะ

ให้ความสนใจกับส่วนย่อย Sims ที่แปลแล้ว หน้านี้ประกอบด้วยรายการภาษาทั้งหมดที่มีการแปลห้องปฏิบัติการเสมือนที่นำเสนอ นอกจากนี้ยังมีชาวรัสเซียอยู่ด้วย - วันนี้มีการทดลองดังกล่าวห้าสิบครั้ง เป็นที่น่าแปลกใจว่าจำนวนผู้ชุมนุมในภาษาอังกฤษ เซอร์เบีย และฮังการีมีจำนวนเกือบเท่ากัน หากต้องการคุณสามารถมีส่วนร่วมในการสาธิตการแปลได้ มีการเสนอแอปพลิเคชันพิเศษ PhET Translation Utility เพื่อจุดประสงค์นี้

การสาธิต PhET คืออะไร และใครบ้างที่จะได้ประโยชน์จากการสาธิตเหล่านี้? สร้างขึ้นจากเทคโนโลยีจาวา ซึ่งช่วยให้คุณสามารถทำการทดลองออนไลน์ ดาวน์โหลดแอปเพล็ตลงในเครื่องคอมพิวเตอร์ของคุณ และฝังไว้บนหน้าเว็บอื่นเป็นวิดเจ็ตได้ ตัวเลือกทั้งหมดนี้มีอยู่ในหน้าสาธิต PhET แต่ละหน้า

การทดลอง PhET ทั้งหมดเป็นแบบโต้ตอบได้ พวกเขามีงานหนึ่งงานขึ้นไปรวมถึงชุดขององค์ประกอบทั้งหมดที่จำเป็นในการแก้ไข เนื่องจากโดยปกติแล้ววิธีแก้ปัญหาจะมีการอธิบายรายละเอียดเพียงพอในบันทึกข้อความ จุดประสงค์หลักของการสาธิตคือเพื่อให้เห็นภาพและอธิบายผลกระทบ ไม่ใช่เพื่อทดสอบความรู้และทักษะของผู้ใช้ ดังนั้น หนึ่งในการสาธิตในส่วนทางเคมีเสนอแนะการสร้างโมเลกุลจากอะตอมที่เสนอ และดูการแสดงภาพผลลัพธ์สามมิติ ในส่วนชีววิทยาจะมีเครื่องคิดเลขเพื่อความสมดุลของการบริโภคแคลอรี่ของบุคคลในระหว่างวัน: คุณสามารถระบุประเภทและปริมาณของอาหารที่บริโภคตลอดจนปริมาณการออกกำลังกาย สิ่งที่เหลืออยู่คือการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของ "ชายร่างเล็ก" ทดลองตามอายุ ส่วนสูง และน้ำหนักเริ่มต้นที่กำหนด ส่วนคณิตศาสตร์มีเครื่องมือที่มีประโยชน์มากสำหรับการวางแผนฟังก์ชันต่างๆ เกมเลขคณิต และแอปพลิเคชันที่น่าสนใจอื่นๆ ส่วนฟิสิกส์มี "ห้องทดลอง" ที่หลากหลายซึ่งสาธิตปรากฏการณ์ต่างๆ ตั้งแต่การเคลื่อนที่อย่างง่ายไปจนถึงปฏิกิริยาควอนตัม

เพชร
ระดับ: 4
ภาษาอินเทอร์เฟซ:มีภาษาอังกฤษ รัสเซีย
ผู้พัฒนา:มหาวิทยาลัยโคโลราโด
เว็บไซต์: phet.colorado.edu

โครงการสาธิตวุลแฟรม

แหล่งที่มาของห้องปฏิบัติการออนไลน์ที่มีคุณค่ามากคือโครงการสาธิต Wolfram จากสหสาขาวิชาชีพ เป้าหมายของโครงการคือการแสดงให้เห็นแนวคิดของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่อย่างชัดเจน Wolfram อ้างว่าเป็นแพลตฟอร์มเดียวในการสร้างแคตตาล็อกห้องปฏิบัติการเชิงโต้ตอบออนไลน์แบบครบวงจร ตามที่นักพัฒนาระบุไว้ จะช่วยให้ผู้ใช้หลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการใช้ทรัพยากรการเรียนรู้และแพลตฟอร์มการพัฒนาที่แตกต่างกัน

แค็ตตาล็อกโครงการสาธิต Wolfram มีมากกว่า 7,000 รายการ
ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง

ไซต์นี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการอินเทอร์เน็ตขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Wolfram ปัจจุบันโครงการสาธิต Wolfram มีแค็ตตาล็อกที่น่าประทับใจของการสาธิตเชิงโต้ตอบมากกว่า 7,000 รายการ

พื้นฐานทางเทคโนโลยีสำหรับการสร้างห้องปฏิบัติการและการสาธิตคือแพ็คเกจ Wolfram Mathematica หากต้องการดูการสาธิต คุณจะต้องดาวน์โหลดและติดตั้ง Wolfram CDF Player พิเศษซึ่งมีขนาดมากกว่า 150 MB

แค็ตตาล็อกโครงการประกอบด้วย 11 ส่วนหลักที่เกี่ยวข้องกับสาขาความรู้และกิจกรรมของมนุษย์ต่างๆ มีภาควิชาฟิสิกส์ เคมี และคณิตศาสตร์ขนาดใหญ่ รวมถึงภาควิชาเทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร์โดยเฉพาะ วิทยาศาสตร์ชีวภาพได้รับการนำเสนออย่างดี ระดับความซับซ้อนของแบบจำลองและระดับการนำเสนอแตกต่างกันมาก แค็ตตาล็อกประกอบด้วยการสาธิตที่ค่อนข้างซับซ้อนซึ่งมุ่งเป้าไปที่การศึกษาระดับอุดมศึกษา ห้องปฏิบัติการหลายแห่งจัดทำขึ้นเพื่อแสดงตัวอย่างความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ล่าสุด ในขณะเดียวกัน เว็บไซต์ก็มีส่วนสำหรับเด็กด้วย อุปสรรคด้านภาษาอาจเป็นอุปสรรคบางประการ: ปัจจุบันโครงการ Wolfram เป็นภาษาอังกฤษล้วนๆ อย่างไรก็ตาม มีข้อความเพียงเล็กน้อยในการสาธิตและห้องปฏิบัติการ เครื่องมือควบคุมค่อนข้างเรียบง่าย และเข้าใจง่ายโดยไม่ต้องแจ้งให้ทราบ

ไม่มีงานเฉพาะหรือการควบคุมการใช้งาน อย่างไรก็ตาม เนื้อหาไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นเพียงการนำเสนอหรือวิดีโอ มีการโต้ตอบกันพอสมควรในการสาธิตของ Wolfram เกือบทั้งหมดมีเครื่องมือที่ช่วยเปลี่ยนพารามิเตอร์ของวัตถุที่แสดง ดังนั้นจึงทำการทดลองเสมือนจริงกับวัตถุเหล่านั้น สิ่งนี้มีส่วนช่วยให้เข้าใจกระบวนการและปรากฏการณ์ที่แสดงให้เห็นอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น

โครงการสาธิตวุลแฟรม
ระดับ: 4
ภาษาอินเทอร์เฟซ: ภาษาอังกฤษ
ผู้พัฒนา:โครงการสาธิต Wolfram และผู้มีส่วนร่วม
เว็บไซต์:การสาธิต.wolfram.com

ห้องปฏิบัติการเคมีอิริเดียม

นอกเหนือจากโครงการ "หลายอุตสาหกรรม" บนเว็บสมัยใหม่แล้ว ยังมีห้องปฏิบัติการออนไลน์เฉพาะทางอีกมากมายที่ทุ่มเทให้กับวิทยาศาสตร์บางประเภทโดยเฉพาะ เรามาเริ่มกันที่ The ChemCollective ซึ่งเป็นโครงการที่อุทิศให้กับการศึกษาวิชาเคมี มีเนื้อหาเฉพาะเรื่องเป็นภาษาอังกฤษมากมาย หนึ่งในส่วนที่น่าสนใจที่สุดคือห้องทดลองเสมือนจริงของตัวเองที่มีชื่อว่า IrYdium Chemistry Lab โครงสร้างของมันแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากโครงการทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้น ความจริงก็คือไม่มีการทดลองเฉพาะเจาะจงกับงานของตัวเองที่นี่ แต่ผู้ใช้จะได้รับอิสระในการดำเนินการเกือบทั้งหมดแทน

ห้องปฏิบัติการเคมีออนไลน์ IrYdium แตกต่าง
มีความยืดหยุ่นสูงในการตั้งค่าและการใช้งาน

ห้องปฏิบัติการถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของแอปเพล็ต Java อย่างไรก็ตามสามารถดาวน์โหลดและรันบนคอมพิวเตอร์ของคุณได้ - ลิงค์ดาวน์โหลดที่เกี่ยวข้องจะอยู่ที่หน้าหลักของโครงการ

อินเทอร์เฟซแอปเพล็ตแบ่งออกเป็นหลายโซน ตรงกลางจะมีพื้นที่ทำงานที่แสดงความคืบหน้าของการทดสอบ คอลัมน์ด้านขวาคือ "แดชบอร์ด" ประเภทหนึ่ง - จะแสดงข้อมูลเกี่ยวกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น: อุณหภูมิ ความเป็นกรด โมลาริตี และข้อมูลเสริมอื่น ๆ ทางด้านซ้ายของแอปเพล็ตจะมีสิ่งที่เรียกว่า "คลังรีเอเจนต์" นี่คือชุดของรีเอเจนต์เสมือนทุกชนิดที่สร้างขึ้นในรูปแบบของแผนผังลำดับชั้น ที่นี่คุณจะพบกับกรด เบส สารบ่งชี้ และทุกสิ่งที่นักเคมีทดลองต้องการ ในการทำงานกับพวกเขา มีการเสนอเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ เครื่องเขียน เครื่องชั่งและอุปกรณ์อื่น ๆ ให้เลือกมากมาย เป็นผลให้ผู้ใช้มีห้องปฏิบัติการที่มีอุปกรณ์ครบครันพร้อมความสามารถในการทดลองที่จำกัดมาก

เนื่องจากไม่มีงานเฉพาะที่นี่ การทดลองจึงดำเนินการในลักษณะที่จำเป็นและน่าสนใจสำหรับผู้ใช้ สิ่งที่เหลืออยู่คือการเลือกสารที่จำเป็น สร้างการตั้งค่าการทดลองโดยใช้อุปกรณ์เสมือนที่นำเสนอ และเริ่มปฏิกิริยา สะดวกมากที่จะสามารถเติมสารที่ได้ลงในการรวบรวมรีเอเจนต์เพื่อใช้ในการทดลองครั้งต่อไป

โดยทั่วไปแล้วทรัพยากรนี้กลายเป็นทรัพยากรที่น่าสนใจและมีประโยชน์โดยมีความยืดหยุ่นในการใช้งานสูง หากเราคำนึงถึงการมีอยู่ของโปรแกรมแปลภาษารัสเซียที่เกือบจะสมบูรณ์ IrYdium Chemistry Lab อาจกลายเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์มากสำหรับการเรียนรู้ความรู้ทางเคมีขั้นพื้นฐาน

ห้องปฏิบัติการเคมีอิริเดียม
ระดับ: 5
ภาษาอินเทอร์เฟซ:ภาษารัสเซีย
ผู้พัฒนา:กลุ่มเคมี
เว็บไซต์: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

“ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง” Teachmen.ru

นี่เป็นโครงการรัสเซียที่สองในการทบทวนของเรา แหล่งข้อมูลนี้เชี่ยวชาญในปรากฏการณ์ทางกายภาพ ขอบเขตของห้องปฏิบัติการเสมือนไม่ได้จำกัดอยู่เพียงหลักสูตรของโรงเรียนเท่านั้น ประสบการณ์ออนไลน์ที่นำเสนอซึ่งพัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญจาก Chelyabinsk State University ไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับเด็กนักเรียนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักเรียนด้วย จากมุมมองทางเทคนิค ทรัพยากรนี้เป็นการผสมผสานระหว่าง Flash และ Java ดังนั้นคุณจะต้องตรวจสอบการอัปเดตสำหรับเครื่องเสมือน Java บนคอมพิวเตอร์ของคุณล่วงหน้า

งานของโครงการ “Virtual Laboratory” นั้นแตกต่างกัน
ความยากที่สูงขึ้น

การออกแบบห้องปฏิบัติการที่นี่มีแผนผังและเข้มงวด ดูเหมือนภาพเคลื่อนไหวแปลกๆ จากหนังสือเรียนจะปรากฏขึ้นมา โดยเน้นย้ำถึงความพร้อมของสื่อที่ใช้ประกอบการฝึกอบรม จุดเน้นหลักในการทดลองดังกล่าวคือการปฏิบัติงานเฉพาะด้านและทดสอบความรู้ของผู้ใช้

แค็ตตาล็อกโครงการประกอบด้วยหัวข้อหลักๆ หลายสิบหัวข้อ ตั้งแต่กลศาสตร์ไปจนถึงฟิสิกส์อะตอมและนิวเคลียร์ แต่ละแห่งมีห้องปฏิบัติการเสมือนจริงเชิงโต้ตอบที่เกี่ยวข้องมากถึงสิบแห่ง นอกจากนี้ยังมีการเสนอบันทึกการบรรยายพร้อมภาพประกอบอีกด้วย บางส่วนมีการทดลองเสมือนจริงของตัวเอง

สภาพแวดล้อมการทำงานของผู้ทดลองถูกจำลองขึ้นที่นี่อย่างระมัดระวัง อุปกรณ์ดังกล่าวแสดงในรูปแบบของไดอะแกรมเสนอให้สร้างกราฟและเลือกคำตอบจากตัวเลือกที่มี การทดลองใน “Virtual Laboratory” นั้นซับซ้อนกว่าใน VirtuLab การรวบรวมทรัพยากรประกอบด้วยการทดลองในฟิสิกส์อะตอมและนิวเคลียร์ ฟิสิกส์เลเซอร์ รวมถึง "ตัวสร้างอะตอม" ที่เสนอให้ประกอบอะตอมจากอนุภาคมูลฐานต่างๆ มีการทดลองค้นหาและทำให้แหล่งกำเนิดรังสีเป็นกลาง ศึกษาคุณสมบัติของเลเซอร์ นอกจากนี้ยังมีห้องปฏิบัติการ "เครื่องกล" ที่มุ่งเป้าไปที่เด็กนักเรียนเป็นหลัก

ห้องทดลองออนไลน์ใน

นอกเหนือจากแหล่งข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีไซต์ทดลองเสมือนจริงหลายสิบแห่งบนอินเทอร์เน็ตแล้ว ยังมีไซต์ขนาดเล็กจำนวนมากที่นำเสนอการทดลองที่น่าสนใจจำนวนหนึ่งในบางหัวข้อ ซึ่งโดยปกติจะแคบลง

จุดเริ่มต้นที่ดีเมื่อมองหาธุรกิจเสมือนจริงขนาดเล็ก
ห้องปฏิบัติการสามารถเป็นโครงการ Online Labs ได้

ในสถานการณ์เช่นนี้ เพื่อค้นหาการสาธิตที่จำเป็น แค็ตตาล็อกโครงการที่รวบรวมและจัดระบบลิงก์ไปยังไซต์ดังกล่าวจะเป็นประโยชน์อย่างแน่นอน Online Labs ในไดเรกทอรี (onlinelabs.in) อาจเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี แหล่งข้อมูลนี้รวบรวมและจัดระบบลิงก์ไปยังโครงการที่นำเสนอการทดลองและห้องปฏิบัติการออนไลน์ที่เข้าถึงได้ฟรีในสาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ สำหรับแต่ละวิทยาศาสตร์จะมีหัวข้อที่เกี่ยวข้องกัน พื้นที่ที่สนใจของโครงการคือฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยาเป็นหลัก ส่วนเหล่านี้ใหญ่ที่สุดและอัปเดตดีที่สุด นอกจากนี้ สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์ ดาราศาสตร์ ธรณีวิทยา และคณิตศาสตร์ กำลังจะค่อยๆ ได้รับการกรอก แต่ละส่วนประกอบด้วยลิงก์ไปยังแหล่งข้อมูลอินเทอร์เน็ตที่เกี่ยวข้องพร้อมบทสรุปโดยย่อเป็นภาษาอังกฤษซึ่งอธิบายวัตถุประสงค์ของห้องปฏิบัติการเฉพาะ

“ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง” Teachmen.ru
ระดับ: 3
ภาษา:ภาษารัสเซีย
ผู้พัฒนา:มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเชเลียบินสค์
เว็บไซต์:

การศึกษาทั่วโลกและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ด้วยเหตุผลบางอย่าง พวกเขาไม่ค่อยพูดถึงนวัตกรรมที่ก้าวหน้าและโอกาสที่พวกเขาเปิดออก และพูดถึงเรื่องอื้อฉาวในการสอบในท้องถิ่นมากขึ้น ในขณะเดียวกัน สาระสำคัญของกระบวนการศึกษาสะท้อนให้เห็นอย่างสวยงามด้วยสุภาษิตอังกฤษที่ว่า “คุณจูงม้าให้ลงน้ำได้ แต่คุณไม่สามารถทำให้มันดื่มได้”

การศึกษาสมัยใหม่มักมีชีวิตคู่ ในชีวิตราชการของเขามีโปรแกรม กฎระเบียบ การสอบ การต่อสู้แบบ "ไร้เหตุผลและไร้ความปรานี" เพื่อจัดองค์ประกอบของวิชาในหลักสูตรของโรงเรียน เวกเตอร์ตำแหน่งราชการ และคุณภาพการศึกษา และตามกฎแล้วในชีวิตจริงของเขา ทุกสิ่งที่การศึกษาสมัยใหม่เป็นตัวแทนนั้นมีความเข้มข้น: ดิจิทัล, อีเลิร์นนิง, การเรียนรู้ผ่านมือถือ, การฝึกอบรมผ่าน Coursera, UoPeople และสถาบันออนไลน์อื่น ๆ การสัมมนาผ่านเว็บ ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง ฯลฯ ทั้งหมดนี้ยังไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของตอนนี้ ของกระบวนทัศน์การศึกษาระดับโลกที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป แต่การเปลี่ยนแปลงทางการศึกษาและงานวิจัยในระดับท้องถิ่นกำลังเกิดขึ้นแล้ว

การฝึกอบรม MOOC (หลักสูตรออนไลน์แบบเปิดขนาดใหญ่ การบรรยายจำนวนมากจากโอเพ่นซอร์ส) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายโอนแนวคิด สูตร และความรู้ทางทฤษฎีอื่นๆ ในบทเรียนและการบรรยาย แต่เพื่อที่จะเชี่ยวชาญสาขาวิชาต่างๆ ได้อย่างเต็มที่ จำเป็นต้องมีการฝึกอบรมภาคปฏิบัติด้วย - การเรียนรู้แบบดิจิทัล "สัมผัส" ความต้องการเชิงวิวัฒนาการนี้ และสร้าง "รูปแบบชีวิต" ใหม่ - ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของตนเองเพื่อการศึกษาในโรงเรียนและมหาวิทยาลัย

ปัญหาที่ทราบเกี่ยวกับ eLearning: ส่วนใหญ่จะสอนวิชาเชิงทฤษฎี บางทีขั้นต่อไปในการพัฒนาการศึกษาออนไลน์ก็คือการครอบคลุมพื้นที่ภาคปฏิบัติ และสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในสองทิศทาง ประการแรกคือการมอบหมายการปฏิบัติงานตามสัญญาให้กับมหาวิทยาลัยที่มีอยู่จริง (เช่น ในกรณีของการแพทย์) และประการที่สองคือการพัฒนาห้องปฏิบัติการเสมือนในภาษาต่างๆ

เหตุใดเราจึงต้องมีห้องปฏิบัติการเสมือนหรือห้องปฏิบัติการเสมือน

• เพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับงานห้องปฏิบัติการจริง
• สำหรับชั้นเรียนในโรงเรียน หากไม่มีเงื่อนไข วัสดุ สารรีเอเจนต์ และอุปกรณ์ที่เหมาะสม
• สำหรับการเรียนทางไกล
• สำหรับการศึกษาสาขาวิชาอย่างอิสระในฐานะผู้ใหญ่หรือร่วมกับเด็ก เนื่องจากผู้ใหญ่หลายคนรู้สึกว่าจำเป็นต้อง "จดจำ" สิ่งที่ไม่เคยเรียนรู้หรือเข้าใจที่โรงเรียนไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม
• สำหรับงานวิทยาศาสตร์.
• เพื่อการศึกษาระดับอุดมศึกษาที่มีองค์ประกอบเชิงปฏิบัติที่สำคัญ

ประเภทของห้องปฏิบัติการเสมือน. ห้องปฏิบัติการเสมือนอาจเป็นแบบสองมิติหรือ 3 มิติ ง่ายที่สุดสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษา และซับซ้อน ใช้งานได้จริงสำหรับนักเรียนมัธยมต้นและมัธยมปลาย นักเรียน และครู Virtuallabs ของพวกเขาเองได้รับการพัฒนาสำหรับสาขาวิชาที่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่มักเป็นฟิสิกส์และเคมี แต่ก็มีสิ่งที่ค่อนข้างแปลกใหม่เช่น virtuallab สำหรับนักนิเวศวิทยา

มหาวิทยาลัยที่จริงจังโดยเฉพาะมีห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของตัวเอง เช่น Samara State Aerospace University ซึ่งตั้งชื่อตามนักวิชาการ S.P. Korolev และสถาบัน Berlin Max Planck สำหรับประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ (MPIWG) ให้เราจำไว้ว่า Max Planck เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวเยอรมันผู้ก่อตั้งฟิสิกส์ควอนตัม ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของสถาบันยังมีเว็บไซต์อย่างเป็นทางการอีกด้วย สามารถชมการนำเสนอได้ตามลิงค์นี้ ห้องปฏิบัติการเสมือน: เครื่องมือสำหรับการวิจัยประวัติการทดลองห้องปฏิบัติการออนไลน์เป็นแพลตฟอร์มที่นักประวัติศาสตร์เผยแพร่และหารือเกี่ยวกับงานวิจัยของตนในหัวข้อการทดลองในสาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ (ตั้งแต่ฟิสิกส์จนถึงการแพทย์) ศิลปะ สถาปัตยกรรม สื่อ และเทคโนโลยี นอกจากนี้ยังมีภาพประกอบและข้อความเกี่ยวกับกิจกรรมการทดลองในด้านต่างๆ เช่น เครื่องมือ ความคืบหน้าของการทดลอง ภาพยนตร์ ภาพถ่ายของนักวิทยาศาสตร์ ฯลฯ นักเรียนสามารถสร้างบัญชีของตนเองในห้องปฏิบัติการเสมือนจริงนี้ และเพิ่มผลงานทางวิทยาศาสตร์เพื่อการอภิปรายได้

ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของสถาบันมักซ์พลังค์ด้านประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์

พอร์ทัล Virtulab

น่าเสียดายที่ทางเลือกของ virtuallabs ภาษารัสเซียยังมีน้อย แต่ก็เป็นเรื่องของเวลา การแพร่กระจายของ eLearning ในหมู่นักเรียนและนักศึกษา การรุกเข้าสู่สถาบันการศึกษาในรูปแบบดิจิทัลอย่างมหาศาลจะสร้างความต้องการไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง จากนั้นพวกเขาจะเริ่มพัฒนาห้องปฏิบัติการเสมือนจริงที่ทันสมัยสวยงามในสาขาวิชาต่างๆ อย่างหนาแน่น โชคดีที่มีพอร์ทัลเฉพาะทางที่ได้รับการพัฒนามาพอสมควรสำหรับห้องปฏิบัติการเสมือนจริงโดยเฉพาะ - เวอร์ทูแล็บ.เน็ต. มีวิธีแก้ปัญหาที่ค่อนข้างดีและครอบคลุมสี่สาขาวิชา: ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา และนิเวศวิทยา

ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง 3 มิติสำหรับฟิสิกส์ Virtulab .Net

การปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมเสมือนจริง

Virtulab.Net ยังไม่ได้ระบุวิศวกรรมไว้ในความเชี่ยวชาญเฉพาะทาง แต่รายงานว่าห้องปฏิบัติการเสมือนทางฟิสิกส์ที่โฮสต์ที่นั่นอาจมีประโยชน์ในการศึกษาวิศวกรรมทางไกลด้วย ท้ายที่สุดแล้ว ตัวอย่างเช่น ในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ จำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับธรรมชาติทางกายภาพของวัตถุการสร้างแบบจำลอง โดยทั่วไปแล้ว ห้องทดลองทางวิศวกรรมมีศักยภาพมหาศาล การศึกษาด้านวิศวกรรมศาสตร์นั้นเน้นการปฏิบัติเป็นหลัก แต่ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงดังกล่าวยังไม่ค่อยมีการใช้ในมหาวิทยาลัย เนื่องจากตลาดสำหรับการศึกษาดิจิทัลในสาขาวิศวกรรมยังไม่ได้รับการพัฒนา

ศูนย์การศึกษาเชิงปัญหาของระบบ CADIS (SSAU). เพื่อเสริมสร้างการฝึกอบรมผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค Samara Aerospace University ซึ่งตั้งชื่อตาม Korolev ได้พัฒนาห้องปฏิบัติการเสมือนทางวิศวกรรมของตนเอง ศูนย์เทคโนโลยีสารสนเทศใหม่ (CNIT) ของ SSAU ได้สร้าง "ศูนย์การศึกษาที่มุ่งเน้นปัญหาของระบบ CADIS" ตัวย่อ CADIS ย่อมาจาก “ระบบคอมเพล็กซ์ของเครื่องมือการสอนอัตโนมัติ” เหล่านี้เป็นห้องเรียนพิเศษที่จัดเวิร์กช็อปในห้องปฏิบัติการเสมือนจริงเกี่ยวกับความแข็งแกร่งของวัสดุ กลศาสตร์โครงสร้าง วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพและการสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิต การออกแบบเครื่องบิน วัสดุศาสตร์และการบำบัดความร้อน และสาขาวิชาทางเทคนิคอื่นๆ เวิร์กช็อปเหล่านี้บางส่วนเปิดให้ใช้งานฟรีบนเซิร์ฟเวอร์ของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์กลางแห่ง SSAU ห้องเรียนเสมือนจริงประกอบด้วยคำอธิบายวัตถุทางเทคนิคพร้อมรูปถ่าย แผนภาพ ลิงก์ ภาพวาด วิดีโอ เสียง และภาพเคลื่อนไหวแบบแฟลชด้วยแว่นขยายเพื่อตรวจสอบรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ของหน่วยเสมือน นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ในการตรวจสอบและฝึกอบรมตนเอง นี่คือสิ่งที่คอมเพล็กซ์ระบบเสมือน CADIS คือ:

• คาน - คอมเพล็กซ์สำหรับการวิเคราะห์และสร้างไดอะแกรมของคานในด้านความแข็งแกร่งของวัสดุ (วิศวกรรมเครื่องกล, การก่อสร้าง)
• โครงสร้าง - วิธีที่ซับซ้อนในการออกแบบวงจรกำลังของโครงสร้างเครื่องกล (วิศวกรรมเครื่องกล, การก่อสร้าง)
• การเพิ่มประสิทธิภาพ - ความซับซ้อนเกี่ยวกับวิธีการปรับให้เหมาะสมทางคณิตศาสตร์ (หลักสูตร CAD ในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล, การก่อสร้าง)
• Spline เป็นวิธีที่ซับซ้อนเกี่ยวกับวิธีการประมาณค่าและการประมาณค่าในการสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิต (หลักสูตร CAD)
• I-beam - คอมเพล็กซ์สำหรับศึกษารูปแบบของงานรับแรงของโครงสร้างผนังบาง (วิศวกรรมเครื่องกล, การก่อสร้าง)

• นักเคมี - ชุดของคอมเพล็กซ์ทางเคมี (สำหรับโรงเรียนมัธยม, สถานศึกษาเฉพาะทาง, หลักสูตรเตรียมความพร้อมสำหรับมหาวิทยาลัย)
• อินทรีย์ - เชิงซ้อนในเคมีอินทรีย์ (สำหรับมหาวิทยาลัย)
• พอลิเมอร์ - เชิงซ้อนทางเคมีของสารประกอบโมเลกุลสูง (สำหรับมหาวิทยาลัย)
• ตัวสร้างโมเลกุล - โปรแกรมจำลอง "ตัวสร้างโมเลกุล"
• คณิตศาสตร์ - ความซับซ้อนของคณิตศาสตร์ระดับประถมศึกษา (สำหรับผู้สมัครมหาวิทยาลัย)
• พลศึกษามีความซับซ้อนในการสนับสนุนหลักสูตรเชิงทฤษฎีในการพลศึกษา
• Metallurgist - คอมเพล็กซ์ของโลหะวิทยาและการบำบัดความร้อน (สำหรับมหาวิทยาลัยและโรงเรียนเทคนิค)
• Zubrol - ซับซ้อนเกี่ยวกับทฤษฎีกลไกและชิ้นส่วนเครื่องจักร (สำหรับมหาวิทยาลัยและโรงเรียนเทคนิค)

เครื่องมือเสมือนจริงบน Zapisnyh.Narod.Ru. เว็บไซต์ Zapisnyh.Narod.Ru จะมีประโยชน์มากในการศึกษาด้านวิศวกรรมซึ่งคุณสามารถดาวน์โหลดเครื่องมือเสมือนบนการ์ดเสียงได้ฟรี ซึ่งเปิดโอกาสมากมายในการสร้างอุปกรณ์ พวกเขาจะสนใจครูอย่างแน่นอนและจะมีประโยชน์ในการบรรยายในงานทางวิทยาศาสตร์และในการประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการในสาขาวิชาธรรมชาติและด้านเทคนิค เครื่องมือเสมือนจริงมากมายที่โพสต์บนเว็บไซต์นั้นน่าประทับใจ:

• เครื่องกำเนิดความถี่ต่ำรวม
• เครื่องกำเนิดความถี่ต่ำสองเฟส
• เครื่องบันทึกออสซิลโลสโคป;
• ออสซิลโลสโคป;
• เครื่องวัดความถี่
• ลักษณะเฉพาะของ AC;
• ช่างเทคนิค;
• มิเตอร์ไฟฟ้า
• R, C, L เมตร;
• เครื่องตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจที่บ้าน
• ความจุและตัวประมาณ ESR;
• ระบบโครมาโตกราฟี KhromProtsessor-7-7M-8;
• อุปกรณ์สำหรับตรวจสอบและวินิจฉัยความผิดปกติของนาฬิกาควอทซ์ ฯลฯ

หนึ่งในเครื่องมือทางวิศวกรรมเสมือนจริงจากเว็บไซต์ Zapisnyh.Narod.Ru

ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงฟิสิกส์

Virtuallab เชิงนิเวศน์บน Virtulab .Netห้องปฏิบัติการด้านสิ่งแวดล้อมของพอร์ทัลกล่าวถึงประเด็นทั่วไปของการพัฒนาโลกและกฎหมายส่วนบุคคล

1

มีการอธิบายวิธีการสร้างงานห้องปฏิบัติการในวิชาเคมีโดยใช้ห้องปฏิบัติการเสมือน การสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนประกอบด้วยขั้นตอนของการกำหนดเป้าหมายของงานในห้องปฏิบัติการ การเลือกห้องปฏิบัติการเสมือน การระบุความสามารถของเครื่องจำลองเสมือน การปรับเป้าหมาย การกำหนดเนื้อหาและงานการสอน การเขียนสคริปต์ การทดสอบ การแก้ไข สคริปต์ การประเมินและวิเคราะห์ความน่าเชื่อถือของกระบวนการและผลลัพธ์ของการทดลองเสมือนจริงเมื่อเปรียบเทียบกับขนาดเต็ม จัดทำคำแนะนำด้านระเบียบวิธี นำเสนอแบบจำลองวิธีการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงด้านเคมี เครื่องมือแนวความคิดและคำศัพท์ในสาขาการวิจัยได้รับการชี้แจง: ให้คำจำกัดความของงานห้องปฏิบัติการเสมือนในวิชาเคมี ห้องปฏิบัติการเคมีเสมือนจริง และการทดลองทางเคมีเสมือนจริง วิธีการใช้งานห้องปฏิบัติการเสมือนในวิชาเคมีเมื่อเรียนที่มหาวิทยาลัยจะแสดงไว้: เมื่อศึกษาเนื้อหาใหม่, เมื่อรวบรวมความรู้, เมื่อเตรียมงานห้องปฏิบัติการเต็มรูปแบบทั้งในห้องเรียนและในกิจกรรมอิสระนอกหลักสูตร

การฝึกอบรมทางเคมี

ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง

การทดลองเสมือนจริง

1. Belokhvostov A. A. , Arshansky E. Ya. วิธีการสอนเคมีทางอิเล็กทรอนิกส์ การพัฒนาและวิธีการใช้งาน – มินสค์: Aversev, 2012. – 206 หน้า

2. Gavronskaya Yu. Yu., Alekseev V. V. งานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในการสอนเชิงโต้ตอบของเคมีกายภาพ // ข่าวของมหาวิทยาลัยการสอนแห่งรัฐรัสเซีย AI. เฮอร์เซน. – 2014. – ฉบับที่ 168. – หน้า 79–84.

3. GOST 15971–90 ระบบประมวลผลข้อมูล ข้อกำหนดและคำจำกัดความ - แทน GOST 15971-84 ป้อนข้อมูล 01/01/1992. - อ.: สำนักพิมพ์มาตรฐาน พ.ศ. 2534 – 12 น.

4. Morozov, M. N. การพัฒนาห้องปฏิบัติการเคมีเสมือนจริงเพื่อการศึกษาในโรงเรียน // เทคโนโลยีการศึกษาและสังคม – พ.ศ. 2547 – ที 7 หมายเลข 3 – หน้า 155-164

5. ภาค ม.ส. ทฤษฎีและวิธีการสอนเคมี: ตำราเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย. – เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: สำนักพิมพ์ของ Russian State Pedagogical University ตั้งชื่อตาม AI. เฮอร์เซน, 2015. – 306 น.

6. มาตรฐานการศึกษาของรัฐบาลกลางสำหรับการศึกษาวิชาชีพขั้นสูงในสาขาการฝึกอบรม 050100 การศึกษาเชิงการสอน (วุฒิการศึกษา (ปริญญา) “ปริญญาตรี”) (อนุมัติโดยคำสั่งของกระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซียเมื่อวันที่ 22 ธันวาคม 2552 ฉบับที่ 788 ) (แก้ไขเพิ่มเติมเมื่อ 31 พฤษภาคม 2554 .) [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (วันที่เข้าถึง: 10/03/58)

7. ห้องปฏิบัติการเสมือน / ChemCollective แหล่งข้อมูลออนไลน์สำหรับการสอนและการเรียนรู้เคมี [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (วันที่เข้าถึง: 10/03/58)

ห้องปฏิบัติการเคมีเสมือนจริง การทดลองเสมือนจริง งานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในด้านเคมีเป็นพื้นที่ที่น่าหวังในการศึกษาทางเคมี ซึ่งดึงดูดความสนใจของนักเรียนและอาจารย์โดยธรรมชาติ ความเกี่ยวข้องของการแนะนำห้องปฏิบัติการเสมือนเข้าสู่การปฏิบัติงานด้านการศึกษานั้น ประการแรกถูกกำหนดโดยความท้าทายด้านข้อมูลในยุคนั้น และประการที่สองโดยข้อกำหนดด้านกฎระเบียบสำหรับองค์กรการฝึกอบรม นั่นคือ มาตรฐานการศึกษา เพื่อที่จะใช้แนวทางที่เน้นความสามารถ มาตรฐานการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐบาลกลางในปัจจุบันจัดให้มีการใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการศึกษาของรูปแบบการดำเนินการในชั้นเรียนแบบโต้ตอบและเชิงโต้ตอบ รวมถึงการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ร่วมกับงานนอกหลักสูตรเพื่อสร้าง และพัฒนาทักษะวิชาชีพของนักเรียน

ในด้านนี้ ในแง่ของความชุกและความต้องการ ผู้นำคือ "ห้องปฏิบัติการเคมีเกรด 8-11 - ห้องปฏิบัติการเสมือน" ของ MarSTU ซึ่งมีไว้สำหรับเด็กนักเรียนและผู้สมัคร งานเชิงปฏิบัติและการทดลองเชิงโต้ตอบในวิชาเคมี VirtuLab (http://www.virtulab.net/) ก็เป็นที่รู้จักกันดีเช่นกัน ในระดับอุดมศึกษา ทรัพยากรภาษารัสเซียในตลาดการศึกษา ได้แก่ ห้องปฏิบัติการเคมีเสมือนของ ENK การพัฒนาของมหาวิทยาลัยเอง (และตามกฎปิด) และทรัพยากรในภาษาต่างประเทศจำนวนหนึ่ง มีการให้คำอธิบายห้องปฏิบัติการเสมือนที่มีอยู่ในสาขาเคมีมากกว่าหนึ่งครั้ง และรายชื่อของพวกเขาจะถูกขยายออกไปอย่างแน่นอน ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงเกิดขึ้นอย่างมั่นใจในการฝึกสอนวิชาเคมีและสาขาวิชาเคมี ในขณะเดียวกัน รากฐานทางทฤษฎีและระเบียบวิธีในการใช้งานและการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงโดยอิงจากสิ่งเหล่านี้เพิ่งเริ่มเป็นรูปเป็นร่าง แม้แต่คำว่า "งานห้องปฏิบัติการเสมือนในวิชาเคมี" ยังไม่ได้รับคำจำกัดความที่พิสูจน์ได้ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์กับแนวคิดอื่นๆ ได้อย่างถูกต้อง รวมถึงแนวคิดของห้องปฏิบัติการเสมือนในการสอนเคมีและการทดลองทางเคมีเสมือนจริง

เพื่อชี้แจงเครื่องมือทางแนวคิดและคำศัพท์ เราใช้คำว่า "การทดลองทางเคมี" เป็นจุดเริ่มต้นที่ใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์ของทฤษฎีและวิธีการสอน การทดลองทางเคมีเป็นวิธีการเฉพาะในการสอนวิชาเคมี โดยทำหน้าที่เป็นแหล่งความรู้และวิธีการที่สำคัญที่สุดของความรู้ โดยไม่เพียงแต่จะแนะนำนักเรียนให้รู้จักกับวัตถุและปรากฏการณ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการทางวิทยาศาสตร์เคมีด้วย ในกระบวนการทดลองทางเคมี นักเรียนจะมีความสามารถในการสังเกต วิเคราะห์ สรุปผล และจัดการอุปกรณ์และรีเอเจนต์ มีการสาธิตและการทดลองนักเรียน/นักเรียน การทดลอง (ช่วยศึกษาแต่ละแง่มุมของวัตถุเคมี) งานในห้องปฏิบัติการ (ชุดการทดลองในห้องปฏิบัติการช่วยให้สามารถศึกษาวัตถุและกระบวนการทางเคมีได้หลายแง่มุม) แบบฝึกหัดภาคปฏิบัติ, การประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการ การทดลองที่บ้าน การทดลองวิจัย ฯลฯ การทดลองทางเคมีสามารถทำได้เต็มรูปแบบ ทั้งทางจิตและเสมือนจริง “เสมือน” หมายถึง “เป็นไปได้โดยไม่มีรูปลักษณ์ทางกายภาพ”; ความเป็นจริงเสมือน - การเลียนแบบสถานการณ์จริงโดยใช้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ใช้เพื่อการศึกษาเป็นหลัก ในเรื่องนี้ การทดลองเสมือนบางครั้งเรียกว่าการจำลองหรือการทดลองทางคอมพิวเตอร์ ตาม GOST ปัจจุบัน "เสมือน" เป็นคำจำกัดความที่ระบุลักษณะของกระบวนการหรืออุปกรณ์ในระบบประมวลผลข้อมูลที่ดูเหมือนว่าจะมีอยู่จริง เนื่องจากฟังก์ชันทั้งหมดถูกนำมาใช้ด้วยวิธีอื่น ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมต่อกับการใช้โทรคมนาคม ดังนั้นการทดลองทางเคมีเสมือนจริงจึงเป็นการทดลองทางการศึกษาด้านเคมีประเภทหนึ่ง ความแตกต่างที่สำคัญจากขนาดเต็มคือความจริงที่ว่าวิธีการสาธิตหรือจำลองกระบวนการและปรากฏการณ์ทางเคมีคือเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เมื่อทำการแสดงนักเรียนจะดำเนินการด้วยภาพของสารและส่วนประกอบอุปกรณ์ที่สร้างลักษณะและหน้าที่ของวัตถุจริงขึ้นมาใหม่ นั่นคือเขาใช้ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง เราเข้าใจห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในการสอนวิชาเคมีว่าเป็นการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของห้องปฏิบัติการเคมีเพื่อการศึกษาที่ทำหน้าที่หลักในการดำเนินการทดลองทางเคมีเพื่อการศึกษา ในทางเทคนิค การทำงานของห้องปฏิบัติการเสมือนจริงนั้นรับประกันโดยฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ ซึ่งเป็นระบบสมมติฐานทางการสอนที่มีสาระสำคัญและมีระเบียบวิธีของสมมติฐานเกี่ยวกับหลักสูตรของกระบวนการทางเคมีที่กำลังศึกษาหรือการสำแดงคุณสมบัติของวัตถุเคมีบนพื้นฐานของ ตัวเลือกใดที่เป็นไปได้สำหรับการตอบสนองของห้องปฏิบัติการเสมือนต่อการกระทำของผู้ใช้ได้รับการพัฒนา ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของสภาพแวดล้อมการศึกษาสารสนเทศที่มีเทคโนโลยีสูง ซึ่งเป็นเครื่องมือในการสร้างและดำเนินการการทดลองเสมือนจริง งานในห้องปฏิบัติการเสมือนในวิชาเคมีเป็นการทดลองทางเคมีเสมือนจริงในรูปแบบของชุดการทดลองที่รวมกันโดยมีเป้าหมายร่วมกันคือการศึกษาวัตถุหรือกระบวนการทางเคมี

ลองพิจารณาวิธีการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนในวิชาเคมี (แบบจำลองแสดงในรูปที่ 1) โดยใช้ตัวอย่างงานห้องปฏิบัติการเฉพาะในหัวข้อ "แนวทางแก้ไข"

ข้าว. 1. แบบจำลองวิธีการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงด้านเคมี

การสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงประกอบด้วยขั้นตอนของการกำหนดเป้าหมายของงานในห้องปฏิบัติการ การเลือกห้องปฏิบัติการเสมือน การระบุความสามารถของเครื่องจำลองเสมือน การปรับเป้าหมาย การกำหนดเป้าหมายที่มีความหมายและงานการสอน การวาดภาพสถานการณ์ การทดสอบ การประเมินและ วิเคราะห์ความน่าเชื่อถือของกระบวนการและผลลัพธ์ของการทดลองเสมือนจริงเปรียบเทียบกับของจริง สถานการณ์จำลองการแก้ไข และการเตรียมคำแนะนำด้านระเบียบวิธี

ขั้นตอนการตั้งเป้าหมายเกี่ยวข้องกับกระบวนการเลือกเป้าหมายของงานห้องปฏิบัติการที่วางแผนไว้โดยกำหนดขอบเขตของการเบี่ยงเบนที่อนุญาตเพื่อให้บรรลุผลการศึกษาด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพและเป็นที่ยอมรับมากที่สุด โดยคำนึงถึงวัสดุ เทคนิค เวลา ทรัพยากรมนุษย์ เช่น ตลอดจนลักษณะส่วนบุคคลและอายุของนักเรียน ในตัวอย่างของเรา เป้าหมายคือการเตรียมวิธีแก้ปัญหาและศึกษาคุณสมบัติต่างๆ งานนี้ได้รับการออกแบบสำหรับกิจกรรมการศึกษานอกหลักสูตรอิสระของนักเรียน หัวข้อการแก้ปัญหาครอบคลุมอยู่ในหลักสูตรเคมีของมหาวิทยาลัยส่วนใหญ่ นอกจากนี้ ทักษะในการเตรียมและการทำงานกับโซลูชันยังเป็นที่ต้องการในชีวิตประจำวันและในกิจกรรมทางวิชาชีพเกือบทุกประเภท ดังนั้น เป้าหมายของงานจึงประกอบด้วย: การรวมทักษะในการคำนวณโมลและเปอร์เซ็นต์ความเข้มข้นของสารละลาย ปริมาณของสารและตัวทำละลายที่ต้องการเพื่อเตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้นที่กำหนด การพัฒนาอัลกอริธึมและเทคนิคการปฏิบัติงานในการเตรียมสารละลาย (การชั่งน้ำหนักสาร ปริมาตรการวัด ฯลฯ ) ศึกษาปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการละลาย การปลดปล่อยหรือการดูดซับความร้อน การแยกตัว การเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงค่า pH ของตัวกลาง เป็นต้น

ขั้นตอนการเลือกห้องปฏิบัติการเสมือนจริง ทางเลือกของห้องปฏิบัติการเสมือนนั้นพิจารณาจากสถานการณ์หลายประการ: โหมดการเข้าถึงทรัพยากร เงื่อนไขทางการเงินสำหรับการใช้งาน ภาษาและความซับซ้อนของอินเทอร์เฟซ และแน่นอน เนื้อหา ซึ่งก็คือความสามารถที่ ห้องปฏิบัติการนี้จัดเตรียมหรือไม่จัดเตรียมให้กับผู้ใช้เพื่อให้บรรลุเป้าหมายของงานห้องปฏิบัติการที่วางแผนไว้ เรามุ่งเน้นไปที่ห้องปฏิบัติการที่เปิดให้เข้าถึงได้ฟรี สำหรับงานที่ใช้ทักษะคอมพิวเตอร์ในระดับผู้ใช้ก็เพียงพอแล้ว โดยเริ่มแรกละทิ้งห้องปฏิบัติการที่มีการโต้ตอบในระดับต่ำ กล่าวคือ ยอมให้มีเพียงทางเลือกเท่านั้นสำหรับการสังเกตประสบการณ์ทางเคมีแบบพาสซีฟ จากการศึกษาหลายโครงการทั้งแบบสหสาขาวิชาชีพและแบบเฉพาะเรื่อง เราได้ข้อสรุปว่าไม่มีห้องปฏิบัติการใดที่เรารู้จักมีคุณสมบัติครบถ้วนตามข้อกำหนด กล่าวคือ การอนุญาตให้นักเรียนเตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้นที่กำหนดโดยใช้ปริมาณตัวถูกละลายและตัวทำละลายที่คำนวณไว้ล่วงหน้า โดยดำเนินการชั่งน้ำหนัก วัดปริมาตร การละลาย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเตรียมถูกต้อง และสังเกตกระบวนการที่มาพร้อมกับการละลายด้วย อย่างไรก็ตาม เราได้เลือกห้องปฏิบัติการเสมือน IrYdiumChemistryLab ซึ่งมีข้อดีคือสามารถแทรกแซงโปรแกรมและออกแบบการทดลองเสมือนจริงของคุณเองได้

การระบุความสามารถของเครื่องจำลองเสมือนของห้องปฏิบัติการที่เลือกแสดงให้เห็นดังต่อไปนี้ สำหรับชุดรีเอเจนต์นั้นมีสารละลายที่มีความเข้มข้นต่าง ๆ (19 MNaOH, 15 MHClO4 และอื่น ๆ ) น้ำเป็นตัวทำละลายที่สำคัญที่สุด แต่ไม่มีของแข็งเลย อย่างไรก็ตาม แอปพลิเคชันเครื่องมือสร้างช่วยให้คุณสามารถแนะนำรีเอเจนต์เพิ่มเติมในห้องปฏิบัติการได้โดยใช้คุณลักษณะทางอุณหพลศาสตร์ของสาร อุปกรณ์ประกอบด้วยชุดเครื่องแก้วสำหรับตรวจวัดที่มีระดับความแม่นยำต่างกัน (กระบอกสูบ ปิเปต บิวเรต) เครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ เครื่องวัดค่า pH เซ็นเซอร์อุณหภูมิ องค์ประกอบความร้อน รวมถึงแอปเพล็ตที่แสดงความเข้มข้นของอนุภาคในสารละลาย ไม่สามารถศึกษาคุณลักษณะของสารละลายเช่นค่าการนำไฟฟ้า ความหนืด และแรงตึงผิวได้ กระบวนการในห้องปฏิบัติการเสมือนจริงเกิดขึ้นในเวลาอันสั้น ซึ่งจำกัดการศึกษาความเร็วของกระบวนการทางเคมี เป้าหมายได้รับการแก้ไขตามความสามารถของเครื่องจำลองเสมือน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การศึกษาการนำไฟฟ้าของสารละลายไม่รวมอยู่ด้วย แต่มีการเพิ่มการศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิต่อความสามารถในการละลายของสารด้วย เมื่อกำหนดเป้าหมายของงานในห้องปฏิบัติการเราดำเนินการจากผลลัพธ์ที่คาดหวัง: นักเรียนควรพัฒนาทักษะการปฏิบัติในการเตรียมการแก้ปัญหารวมถึงการเรียนรู้อัลกอริธึมของการดำเนินการแต่ละรายการพวกเขาควรได้ข้อสรุปเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนอนุภาคในสารละลายในระหว่าง การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ที่แรงและอ่อนแอ เกี่ยวกับอัตราส่วนของจำนวนแอนไอออนและแคตไอออนในกรณีของการละลายของอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่สมมาตร เกี่ยวกับสาเหตุของผลกระทบทางความร้อนระหว่างการละลาย

เราเน้นขั้นตอนของการกำหนดงานในห้องปฏิบัติการที่สร้างขึ้นเป็นองค์ประกอบสำคัญของกระบวนการออกแบบกิจกรรมของนักเรียนซึ่งมีความจำเป็นต้องวางแผนว่านักเรียนจะต้องดำเนินการอะไรบ้างภายในกรอบของงานในห้องปฏิบัติการนี้และจะต้องทำอะไร สังเกต (งานที่มีความหมาย) และข้อสรุปอะไรและควรได้ข้อสรุปอะไรหลังจากเสร็จสิ้น (งานการสอน) ทักษะใดบ้างที่จะได้รับ ตัวอย่างเช่น ฝึกฝนอัลกอริธึมของการกระทำเมื่อเตรียมปริมาตรของสารละลายที่กำหนดจากส่วนที่ชั่งน้ำหนัก: คำนวณมวลของสาร ชั่งน้ำหนัก วัดปริมาตรของของเหลว / นำไปให้ได้ปริมาตรที่ต้องการ ฝึกฝนเทคนิคการทำงานกับเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์และเครื่องมือวัด สังเกตว่าความเข้มข้นของอนุภาค (โมเลกุล ไอออน) ในสารละลายสัมพันธ์กับการละลายของอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์แบบสมมาตรและไม่สมมาตร อิเล็กโทรไลต์ที่แรงและอ่อนแอ สรุปผลเกี่ยวกับความสามารถในการละลาย ผลกระทบทางความร้อนระหว่างการละลาย และอื่นๆ

ขั้นตอนต่อไปในการสร้างงานในห้องปฏิบัติการคือการสร้างสถานการณ์จำลอง นั่นคือ คำอธิบายโดยละเอียดของแต่ละประสบการณ์แยกกัน และการกำหนดสถานที่และบทบาทของประสบการณ์นี้ในงานห้องปฏิบัติการ โดยคำนึงถึงปัญหาที่จะทำให้เกิด และวิธีการทำงานเพื่อ บรรลุเป้าหมายของงานห้องปฏิบัติการโดยรวม ในทางปฏิบัติ การร่างสถานการณ์จะเกิดขึ้นพร้อมกันกับการทดสอบ กล่าวคือ การทดลองดำเนินการทดลองที่ช่วยชี้แจงและให้รายละเอียดเกี่ยวกับสถานการณ์ สถานการณ์นี้สะท้อนถึงทุกการกระทำและปฏิกิริยาของห้องปฏิบัติการเสมือนที่มีต่อมัน สถานการณ์นี้ขึ้นอยู่กับงานต่างๆ เช่น "เตรียมสารละลาย CuSO4 0.4% 49 กรัม" หรือ "เตรียมสารละลาย CuSO4 0.1 โมล/ลิตร 35 มล. จากผลึกไฮเดรต (CuSO4∙5H2O)" เมื่อร่างงาน จะต้องคำนึงถึงความพร้อมของรีเอเจนต์และอุปกรณ์ที่เหมาะสมในห้องปฏิบัติการเสมือนจริง และความเป็นไปได้ทางเทคนิคในการปฏิบัติงานดังกล่าวให้เสร็จสิ้น ในตัวอย่างของเรา นอกเหนือจากด้านการคำนวณแล้ว สถานการณ์จำลองยังรวมการดำเนินการและเทคนิคจำนวนหนึ่งที่จำลองการเตรียมสารละลายในห้องปฏิบัติการจริงด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อชั่งน้ำหนัก จะต้องไม่วางสารแห้งบนจานชั่งน้ำหนักโดยตรง แต่ต้องใช้ภาชนะพิเศษ ใช้ฟังก์ชันภาชนะ ตามความเป็นจริง ควรเติมสารลงในตาชั่งโดยแบ่งเป็นส่วนเล็ก ๆ มวลที่คำนวณไว้ส่วนเกินที่อาจเกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจจะส่งผลให้ต้องเริ่มดำเนินการอีกครั้ง มีการเลือกเครื่องแก้วเคมีที่มีปริมาตรที่เหมาะสม การวัดปริมาตรของเหลว “ตามวงเดือนล่าง” อย่างแม่นยำ และการใช้เทคนิคเฉพาะอื่นๆ หลังการเตรียม คุณสมบัติของสารละลายที่ได้ (ความเข้มข้นโมลของไอออน, pH) จะแสดงในแอปเพล็ตของห้องปฏิบัติการเสมือน ซึ่งช่วยให้คุณตรวจสอบความถูกต้องของงานได้ โดยการทำการทดลองหลายชุด นักเรียนจะได้รับข้อมูลบนพื้นฐานของการที่พวกเขาจะสามารถสรุปข้อสรุปเกี่ยวกับความเข้มข้นของไอออนในสารละลายของอิเล็กโทรไลต์ชนิดแรงและชนิดอ่อน ค่า pH ของสารละลายของสารไฮโดรไลซ์ หรือการพึ่งพาความร้อน ผลของการละลายต่อปริมาณตัวทำละลายและธรรมชาติของสาร เป็นต้น

ตัวอย่างเช่น ให้พิจารณาการศึกษาผลกระทบทางความร้อนระหว่างการละลายของสาร สถานการณ์นี้เกี่ยวข้องกับการทดลองเกี่ยวกับการละลายเกลือแห้ง (NaCl, KCl, NaNO 3, CuSO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ce 2 (SO 4) 3) ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของสารละลาย นักเรียนควรอนุมานความเป็นไปได้ของผลกระทบจากการละลายทั้งแบบดูดความร้อนและแบบคายความร้อน การกำหนดงานในแต่ละกรณีอาจแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับประเภทของการทดลอง - การวิจัยหรือภาพประกอบ ตัวอย่างเช่นคุณสามารถ จำกัด ตัวเองให้สรุปเกี่ยวกับการมีอยู่ของผลกระทบดังกล่าวหรือรวมในสถานการณ์การเตรียมสารละลายเกลือที่มีมวลตัวถูกละลายต่างกันด้วยตัวทำละลายที่มีมวลเท่ากัน (เตรียมสารละลายที่มีสาร 50 กรัม ในน้ำ 100 กรัม สาร 10 กรัมในน้ำ 100 กรัม) และในทางกลับกัน ทดลองกับตัวถูกละลายในปริมาณคงที่และมวลตัวทำละลายที่แตกต่างกัน การเตรียมสารละลายจากเกลือแอนไฮดรัสและไฮเดรตที่เป็นผลึกของพวกมัน และติดตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในระหว่างการละลาย เมื่อทำการทดลองดังกล่าว นักเรียนต้องตอบคำถาม “การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแตกต่างกันอย่างไรเมื่อเกลือปราศจากน้ำและผลึกไฮเดรตของพวกมันละลายในปริมาณเท่ากัน เหตุใดการละลายของเกลือแอนไฮดรัสจึงเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อนมากกว่าในกรณีของผลึกไฮเดรต” และสรุปเกี่ยวกับสิ่งที่มีอิทธิพลต่อสัญญาณของผลกระทบทางความร้อนของการละลาย สถานการณ์จะรวมถึงการทดลองหลายครั้งหรือการทดลองหลายชุดทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเป้าหมายและวัตถุประสงค์ของงาน โปรดทราบว่าในพื้นที่เสมือนจริงทุกอย่างทำได้เร็วกว่าในห้องปฏิบัติการจริงมากและใช้เวลาไม่มากนัก เวลาที่อาจดูเหมือนตั้งแต่แรกเห็น

ในระหว่างกระบวนการทดสอบจำเป็นต้องประเมินและวิเคราะห์ความน่าเชื่อถือของกระบวนการและผลลัพธ์ของการทดลองเสมือนจริงโดยเปรียบเทียบกับการทดลองจริง กล่าวคือ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการสร้างแบบจำลองและผลลัพธ์ที่สร้างขึ้นของการทดลองเสมือนจริงนั้นไม่ขัดแย้งกับความเป็นจริง นั่นคือพวกเขาจะไม่ทำให้ผู้ใช้เข้าใจผิด

คำแนะนำด้านระเบียบวิธีขึ้นอยู่กับสถานการณ์จำลองที่รวบรวมและทดสอบแล้ว แต่เราไม่ควรลืมว่าได้ส่งถึงนักเรียนแล้ว และนอกเหนือจากคำแนะนำและงานที่ชัดเจนแล้ว พวกเขาจะต้องมีคำอธิบายของผลลัพธ์ที่คาดหวังที่เกี่ยวข้องกับเป้าหมาย มีการอ้างอิงถึงทางทฤษฎี วัสดุและตัวอย่าง

ผลลัพธ์ของการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนคือการนำไปปฏิบัติในกระบวนการเรียนรู้ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มคุณภาพของการได้มาซึ่งความรู้และการเรียนรู้ความสามารถที่เกี่ยวข้อง มีหลายวิธีในการ "ฝัง" งานห้องปฏิบัติการเสมือนในวิชาเคมีในกระบวนการศึกษาของมหาวิทยาลัย ในความเห็นของเรา เมื่อศึกษาเนื้อหาใหม่เพื่อความเข้าใจและความเชี่ยวชาญที่ดีขึ้นขอแนะนำให้ดำเนินการงานห้องปฏิบัติการเสมือนระยะสั้นเพื่ออัปเดตความรู้หรือเพื่อ แสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์ที่กำลังศึกษาซึ่งสร้างเงื่อนไขวัตถุประสงค์เพื่อใช้รูปแบบการเรียนรู้เชิงโต้ตอบและเชิงโต้ตอบซึ่งจำเป็นตามมาตรฐานการศึกษาในปัจจุบัน ในกรณีนี้ งานในห้องปฏิบัติการเสมือนสามารถแทนที่การทดลองสาธิตแบบเดิมๆ ได้ นอกจากนี้ เรากำลังพิจารณาความเป็นไปได้ของการใช้บริการห้องปฏิบัติการเสมือนจริงเพื่อรวบรวมความรู้และทักษะทั้งในชั้นเรียนและในกิจกรรมอิสระนอกหลักสูตร อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการใช้งานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในกระบวนการสอนเคมีคือการเตรียมนักเรียนให้ปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการเต็มรูปแบบ โดยการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการเสมือนจริงที่ประกอบอย่างถูกต้องในวิชาเคมี ขั้นแรกให้นักเรียนฝึกฝนทักษะการแก้ปัญหาการคำนวณในหัวข้อนี้ ประการที่สอง รวบรวมอัลกอริธึมและเทคนิคสำหรับการทดลองทางเคมี ประการที่สาม เรียนรู้กฎการไหลของกระบวนการทางเคมีด้วย การมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการฝึกอบรมกระบวนการ

วิธีการที่นำเสนอสำหรับการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนในสาขาเคมีทำให้ครูมีเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์สำหรับดำเนินการชั้นเรียนวิชาเคมีและสาขาวิชาเคมีในรูปแบบเชิงโต้ตอบร่วมกับงานนอกหลักสูตรเพื่อสร้างและพัฒนาทักษะทางวิชาชีพของนักเรียน

ผู้วิจารณ์:

Rogovaya O. G. วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต, ศาสตราจารย์, หัวหน้าภาควิชาเคมีและการศึกษาสิ่งแวดล้อมของ Russian State Pedagogical University ตั้งชื่อตาม A.I. เฮอร์เซน, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก;

Piotrovskaya K.R. หมอวิทยาศาสตร์การสอน, ศาสตราจารย์, ศาสตราจารย์ภาควิชาวิธีการสอนคณิตศาสตร์และสารสนเทศของ Russian State Pedagogical University ตั้งชื่อตาม A.I. Herzen, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

ลิงค์บรรณานุกรม

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. วิธีการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในวิชาเคมี // ปัญหาสมัยใหม่ของวิทยาศาสตร์และการศึกษา – 2558 – ฉบับที่ 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (วันที่เข้าถึง: 02/01/2020) เรานำเสนอนิตยสารที่คุณจัดพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ "Academy of Natural Sciences"

ตามมาตรฐานการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐบาลกลางในด้านการศึกษาที่ดำเนินการที่คณะเคมีของมหาวิทยาลัยการสอนแห่งรัฐรัสเซียซึ่งตั้งชื่อตาม AI. Herzen องค์กรของกระบวนการศึกษาควรรวมถึงการใช้รูปแบบการดำเนินการและโต้ตอบในชั้นเรียนรวมถึงการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ชั้นเรียนที่ดำเนินการในแบบฟอร์มเหล่านี้ต้องใช้เวลาอย่างน้อย 30 เปอร์เซ็นต์ของเวลาในชั้นเรียน

การตีความรูปแบบการดำเนินการและการโต้ตอบของชั้นเรียนในแง่ของการรวมนักเรียนในการโต้ตอบทางการศึกษาโดยตรงหรือโดยอ้อมอย่างเข้มข้น ควรตระหนักว่าโปรแกรมการฝึกอบรมคอมพิวเตอร์ที่อยู่บนพื้นฐานของหลักการของเทคโนโลยี นวัตกรรม การทำให้เป็นรายบุคคล การสร้างความแตกต่าง การบูรณาการเปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการจัดระเบียบ ปฏิสัมพันธ์ของวิชาการเรียนรู้ เนื้อหา และลักษณะของกิจกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสอนเคมี วิธีการดังกล่าวจะช่วยเพิ่มระดับการดูดซึมความรู้ข้อมูลทางเคมีและความสามารถในการนำไปใช้ การพัฒนาความสามารถของนักเรียนในการคิดเชิงบูรณาการและความคิดสร้างสรรค์ และการพัฒนาทักษะทั่วไปในการแก้ไขสถานการณ์ปัญหา .

การปรับปรุงเครื่องมือการเรียนรู้แบบอิเล็กทรอนิกส์ได้นำไปสู่ความทันสมัยของกระบวนการศึกษาโดยรวม: การบรรยายจะจัดขึ้นในโหมดการนำเสนอ, วิธีการโต้ตอบในการนำเสนอสื่อการศึกษาจะใช้ในการดำเนินการชั้นเรียนภาคปฏิบัติและการสัมมนา, การทดสอบและการสอบดำเนินการโดยใช้การควบคุมด้วยเครื่องจักร

เมื่อสอนวิชาเคมี ส่วนอนุรักษ์นิยมที่สุดของกระบวนการศึกษายังคงเป็นการประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการ ความเป็นไปได้ในการถ่ายโอนไปยังโหมดอีเลิร์นนิงอย่างสมบูรณ์ยังไม่ชัดเจนทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การทดลองทางเคมีเชิงการศึกษารูปแบบใหม่ซึ่งก็คือห้องปฏิบัติการเสมือนได้สร้างโอกาสพิเศษสำหรับการเรียนรู้แบบโต้ตอบในที่นี้

ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงนั้นเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ให้คุณจำลองกระบวนการทางเคมีบนคอมพิวเตอร์เปลี่ยนเงื่อนไขและพารามิเตอร์ของการใช้งาน เมื่อปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการเสมือนจริง นักเรียนจะดำเนินการกับตัวอย่างสารและส่วนประกอบอุปกรณ์ที่สร้างรูปลักษณ์และการทำงานของวัตถุจริงขึ้นมาใหม่

ในแง่หนึ่งข้อดีของห้องปฏิบัติการเสมือนจริงนั้นชัดเจน - เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ในบางกรณีทำให้สามารถแยกตัวออกจากกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นจริงได้โดยไม่สูญเสียคุณภาพของข้อมูลที่ได้รับ ความต้องการพิเศษในการทำงานในห้องปฏิบัติการเสมือน ประการแรกเกิดขึ้นระหว่างการติดต่อทางจดหมายและการเรียนทางไกล ตลอดจนเมื่อนักเรียนทำงานนอกชั้นเรียน ขาดอุปกรณ์ที่ซับซ้อน และรีเอเจนต์ราคาแพงหรือไม่สามารถเข้าถึงได้ นอกจากนี้สำหรับงานบางอย่างความเป็นไปได้ของการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการด้วยคอมพิวเตอร์นั้นกว้างกว่างานทั่วไป ดังนั้นนักเรียนจึงมีโอกาสศึกษาปฏิกิริยาของสารที่ห้ามใช้ในกระบวนการศึกษา ไม่มีการจำกัดเวลา นักเรียนสามารถทำงานได้ (หรือเตรียมตัวทำ) นอกเวลาเรียน และทำซ้ำได้หลายครั้ง

แม้จะมีข้อดีและความจำเป็นที่ชัดเจนสำหรับการฝึกปฏิบัติด้านการศึกษาในห้องปฏิบัติการเสมือนจริง แต่จำนวนและประสบการณ์ในการใช้สิ่งเหล่านี้ในการเรียนรู้เชิงโต้ตอบและทางไกลในสาขาวิชาเคมี เช่น เคมีเชิงฟิสิกส์ ในการปฏิบัติทั้งในประเทศและต่างประเทศนั้นไม่ค่อยดีนัก ห้องปฏิบัติการเคมีเสมือนจริงส่วนใหญ่สร้างขึ้นเพื่อการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไป (“ห้องปฏิบัติการเคมีเสมือนจริงสำหรับ ISO เกรด 8-11”) ในด้านการศึกษาระดับอุดมศึกษา มีห้องปฏิบัติการเคมีเสมือนจริงจำนวนจำกัด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเคมีอนินทรีย์ ทั่วไป และเคมีอินทรีย์สำหรับพื้นที่ที่ไม่ใช่สารเคมี/โปรไฟล์การฝึกอบรม เกือบทั้งหมดเป็นภาษาอังกฤษ ในบางกรณีจำเป็นต้องลงทะเบียนและชำระเงินเพื่อใช้เวอร์ชันเต็ม: Chemlab, Crocodile Chemistry 605 และผลิตภัณฑ์ทางการศึกษา "Yenka" ซึ่งดัดแปลงสำหรับโรงเรียนในรัสเซีย ซึ่งสร้างขึ้นบนพื้นฐานของ Virtual Chemistry Laboratory, Dartmouth ChemLab - คู่มือเชิงโต้ตอบสำหรับการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการในวิชาเคมีทั่วไป ซึ่งไม่ใช่ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงจริงๆ) คอลเลกชันการสร้างภาพข้อมูลและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ การจำลองการทดลองทางเคมี และ Virtlab: ห้องปฏิบัติการเสมือนจริง และอื่นๆ อีกมากมาย

ห้องปฏิบัติการเสมือนพิเศษสำหรับเคมีเชิงฟิสิกส์ไม่มีอยู่ในตลาดผลิตภัณฑ์เพื่อการศึกษาเลย แน่นอนว่ามหาวิทยาลัยต่างๆ เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ จะสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในวิชาเคมีเชิงฟิสิกส์ โดยคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของพวกเขา โดยส่วนใหญ่มักจะเป็นการทำงานร่วมกับนักศึกษาของตนเอง ตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์ “Module of Applied Chemistry” (MPH) พัฒนาขึ้นที่ภาควิชา IU-6 MSTU N.E. บาวแมน. ตามหลักสูตรของสาขาวิชา "เคมีเชิงฟิสิกส์" คาดว่าจะมีผลงานในห้องปฏิบัติการจำนวนหนึ่ง รวมถึงในหัวข้อ "อุณหเคมี", "สมดุลเฟส", "ปรากฏการณ์พื้นผิว"

ด้วย MPH ทำให้สามารถดำเนินงานในห้องปฏิบัติการในหัวข้อเหล่านี้ได้แบบเรียลไทม์ (เรียลไทม์) โดยใช้รูปแบบการเรียนรู้ทางไกลแบบผสมผสาน อีกตัวอย่างหนึ่งคืองานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงที่ Kemerovo Institute of Food Technologies

ระดับของการพัฒนาดังกล่าวมีความหลากหลายมากทั้งจากมุมมองทางเทคนิคและระเบียบวิธี และการใช้งานก็มีจำกัด การออกแบบและการใช้งานสภาพแวดล้อมทางการศึกษาข้อมูลเฉพาะสาขาวิชาที่เป็นอิสระนั้นเป็นงานที่ซับซ้อนมาก โดยต้องใช้ฐานปฏิบัติการพิเศษ ทีมโปรแกรมเมอร์ ครู และนักเคมี ตลอดจนเวลาและต้นทุนทางการเงินจำนวนมาก เราเชื่อว่าเป็นการเหมาะสมกว่าที่จะปรับใช้หรือสร้างงานในห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของเราเองภายในห้องปฏิบัติการเสมือนที่มีอยู่ซึ่งตรงตามข้อกำหนดเฉพาะของ OOP นี้และโปรแกรมวินัย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราใช้ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของโครงการ The ChemCollective เพื่อสร้างห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของเราเองในด้านเคมีเชิงฟิสิกส์

IrYdium Chemistry Lab ซึ่งมีข้อดีคือชุดรีเอเจนต์เสมือนและเครื่องมือทางกายภาพและเคมีที่น่าพึงพอใจ อินเทอร์เฟซที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้แบบ Russified บางส่วน โปรแกรมพัฒนางานในตัว และอนุญาตให้นักพัฒนาใช้งานได้ฟรี

สร้างโดยเราโดยใช้ห้องปฏิบัติการเคมี IrYdium และผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับเคมีเชิงฟิสิกส์ที่ Russian State Pedagogical University ซึ่งตั้งชื่อตาม AI. งานในห้องปฏิบัติการเสมือนจริงของ Herzen เป็นการจำลองงานทดลองของการประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการจริงในหัวข้อ "อุณหเคมี": "การกำหนดความร้อนของการละลายของเกลือ", "การกำหนดผลกระทบทางความร้อนของการก่อตัวของผลึกไฮเดรตจากเกลือและน้ำที่ปราศจากน้ำ" , "การหาค่าความร้อนของการทำให้กรดแก่เป็นกลางด้วยเบสแก่" ซึ่งเป็นการดำเนินการตามโปรแกรมการทำงานของสาขาวิชาวิชาการ "เคมีกายภาพ" งานแต่ละชิ้นประกอบด้วยงานที่หลากหลาย (สารที่กำลังศึกษา มวล/ปริมาตร) และให้คำแนะนำด้านระเบียบวิธีสำหรับนักเรียนและครู ความก้าวหน้าของงานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงนั้นใกล้เคียงกับการทดลองทางเคมีจริงมากที่สุด การใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ นักเรียนดำเนินการบางอย่างที่เขาคิดไว้ตามงานเฉพาะ: เลือกรีเอเจนต์ ชั่งน้ำหนัก วัดปริมาตร บันทึกการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ทำการสังเกต (ในรูปแบบของภาพเสมือน) ประมวลผล สรุปและวิเคราะห์ ผลการทดลองออกมาเป็นรายงาน

แม้จะมีข้อดีที่อธิบายไว้ แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสอนคอมพิวเตอร์ แต่คำถามของความจำเป็นในการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนและการถ่ายโอนเวิร์กช็อปบางส่วนหรือทั้งหมดจากห้องปฏิบัติการไปยังชั้นเรียนคอมพิวเตอร์กำลังถูกพูดคุยกันมากขึ้นเรื่อย ๆ

ในเวลาเดียวกันผู้เขียนบางคนอธิบายความจำเป็นในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวด้วยอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่มีราคาสูง อื่น ๆ โดยการขาดแคลนทรัพยากรเวลาหรือการรวมโปรแกรมการศึกษาให้สอดคล้องกับปฏิญญาโบโลญญา ฯลฯ อย่างไรก็ตามข้อเสียเปรียบหลักของ ห้องปฏิบัติการเสมือนคือการขาดการติดต่อโดยตรงระหว่างนักศึกษากับเป้าหมายการวิจัย เครื่องมือและอุปกรณ์

เช่นเดียวกับเพื่อนร่วมงานส่วนใหญ่ของเรา เราเชื่อว่าเป้าหมายของการศึกษาวิชาเคมีคือสารที่มีคุณสมบัติและคุณสมบัติชุดหนึ่งซึ่งแม้แต่แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยที่สุดก็ไม่สามารถทำซ้ำได้ แนวทางแก้ไขปัญหาในการสร้างงานห้องปฏิบัติการเสมือนและการนำไปใช้ในกระบวนการศึกษาจะต้องคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของสาขาวิชาเคมีเพื่อป้องกันการผลิตกองทัพของผู้เชี่ยวชาญ "เสมือน" ที่มีประสบการณ์ทำงานเฉพาะกับแบบจำลองในอุดมคติเท่านั้น และไม่ใช่กับวัตถุและปรากฏการณ์จริง ในขณะที่ระดับ ความรับผิดชอบในการทำงานในการผลิตนั้นยิ่งใหญ่มากจนไม่เพียงกำหนดความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการดำรงอยู่ของโลกโดยรอบด้วย

ประสบการณ์การใช้งานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในเวิร์คช็อปเคมีแสดงให้เห็นว่าควรใช้การผสมผสานระหว่างการทดลองเสมือนจริงและการทดลองจริงซึ่งแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของกระบวนการที่กำลังศึกษามีหน้าที่เสริมในการเตรียมนักเรียนให้พร้อมสำหรับการกระทำกับวัตถุจริง ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงช่วยให้คุณสามารถหาวิธีในการศึกษากระบวนการจริง คาดการณ์ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในการตั้งค่าและดำเนินการทดลอง เร่งการประมวลผลทางคณิตศาสตร์และการตีความข้อมูลที่ได้รับ และจัดทำรายงาน ครูมีโอกาสที่แท้จริงในการมอบหมายงานให้นักเรียนกำหนดเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดของการทดลอง การแก้ปัญหานี้สามารถนำไปใช้ในการทดลองทางเคมีเสมือนจริงหลังจากศึกษาคุณสมบัติของแบบจำลองแล้ว ซึ่งช่วยให้นักเรียนสามารถปรับเงื่อนไขในการทำการทดลองจริงได้อย่างสมเหตุสมผล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการทำงานกับวัตถุเคมีอันตราย (เช่น กรดและด่างเข้มข้น สารไวไฟหรือสารพิษ) ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงจึงควรใช้ในขั้นตอนแรก และหลังจากได้รับทักษะที่จำเป็นแล้วเท่านั้น ให้ดำเนินการต่อหาก จำเป็นต่อการทำงานกับวัตถุจริง

ไม่ต้องสงสัยเลยว่างานในห้องปฏิบัติการเสมือนและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์อื่นๆ ที่เรานำเสนอไม่สามารถและไม่ควรแทนที่การทดลองทางเคมีจริง อย่างไรก็ตาม มีหลายสถานการณ์ที่การใช้ห้องปฏิบัติการเสมือนเป็นวิธีการเรียนรู้ที่ต้องการหรือเป็นวิธีเดียวเท่านั้นที่เป็นไปได้ ประการแรก นี่คือการเรียนรู้ทางไกล เมื่อนักเรียนไม่อยู่ในห้องปฏิบัติการ เช่น ระหว่างการเรียนทางไกลหรือเต็มเวลาเนื่องจากการเจ็บป่วย หรือเนื่องจากการฝึกงานในต่างประเทศ นอกจากนี้ มีความจำเป็นต้องชดเชยการขาดเรียน ความจำเป็นในการเตรียมตัว/การฝึกอบรมก่อนปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการจริง เป็นต้น ด้วยรูปแบบการดำเนินการชั้นเรียนแบบโต้ตอบ งานในห้องปฏิบัติการเสมือนช่วยให้สามารถจำลองคอมพิวเตอร์ด้วยภาพและเชื่อถือได้ของกระบวนการทางกายภาพและเคมี ทำให้เกิดและสังเกตการตอบสนองของระบบต่ออิทธิพลภายนอก รวมถึงจำนวนนักเรียนสูงสุดในห้องเรียนในการโต้ตอบทางการศึกษาที่มีประสิทธิผล

ดังนั้นจากมุมมองของเรา ชั้นเรียนเคมีในรูปแบบเชิงโต้ตอบและเชิงโต้ตอบควรมีทั้งการทดลองจริงบนอุปกรณ์ที่ทันสมัยและงานห้องปฏิบัติการเสมือนเกี่ยวกับการศึกษากระบวนการทางเคมีในสัดส่วนที่เหมาะสมตามหลักวิทยาศาสตร์ ซึ่งจะช่วยให้เกิดการพัฒนาแบบไดนามิกของ โครงสร้างและวิธีการสอนเคมีบนพื้นฐานความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิธีการสอนที่ทันสมัยที่สุด ความร่วมมือการฝึกอบรมการโจมตีเสมือนจริง