Virtuelle Labore

Virtuelles Labor Ist ein Software- und Hardwarekomplex, mit dem Experimente ohne direkten Kontakt mit einer realen Installation oder ohne diese durchgeführt werden können.

Virtuelle Labors bedeuten zwei Arten von Hardware- und Softwaresystemen:

1) Fernlabors - ein Komplex von Laborinstallationen mit Fernzugriff;

2) Virtuelle Labors - Software, mit der Sie Laborexperimente simulieren können.

Kann verwendet werden für:

1) Einarbeitung in die Technik der Durchführung von Experimenten;

2) Einarbeitung in die Ausrüstung, mit der Sie arbeiten müssen;

3) Beherrschung der Beobachtungsfähigkeiten, Erstellung von Berichten.

Solche Komplexe bieten maximale Klarheit und Genauigkeit bei der Anpassung des Modells der realen Ausrüstung für die Durchführung von Experimenten. Dies erleichtert die Arbeit erheblich, spart Zeit und bewirkt, dass die bereits untersuchten Geräte erkannt werden.

Vorteile von virtuellen Labors:

1) Interaktivität;

2) Unabhängigkeit von einem bestimmten Labor (die Fähigkeit, an Orten zu arbeiten, an denen sich ein Computer befindet);

3) die Fähigkeit, Objekte, Prozesse und Phänomene zu modellieren, die unter den Bedingungen einer Bildungseinrichtung nicht reproduziert oder in der Realität beobachtet werden können;

4) die Fähigkeit, Aufgaben über das Internet aus der Ferne auszuführen.

Nachteile der Verwendung virtuelle Werke:

1) die Unmöglichkeit realer Forschung;

2) fehlende Subjektvisualisierung;

3) Mangel an praktischen Fähigkeiten bei der Arbeit mit bestimmten Geräten.

STAR (Software Tools für Akademiker und Forscher) ist ein Programm des Massachusetts Institute of Technology (MIT) zur Entwicklung virtueller Labors für Forschung und Lehre. Die Aktivität des Programms besteht darin, Bildungs- und Forschungsanwendungen für zu entwickeln allgemeine Biologie, Biochemie, Genetik, Hydrologie im Bereich des verteilten Rechnens. Die meisten Anwendungen sind in Java oder HTML implementiert. Virtuelle Labors wie StarBiochem, StarGenetics, StarORF, StarMolSim, StarBiogene, StarHydro und StarCluster.

Der Nachteil ist, dass dieses Programm nur in den Bereichen Biochemie, Genetik und Biologie ein breites Spektrum von Aufgaben abdeckt. Trotzdem zeichnet sich STAR durch seine grundlegende Natur und seine umfangreichen Werkzeuge aus.

EWB (Electronics Workbench) ist ein Schaltungssimulationssystem. Entwickelt für die Modellierung und Analyse elektrischer Schaltkreise. Mit dem EWB-Programm können Sie analoge, digitale, digital-analoge Schaltungen mit einem hohen Grad an Komplexität simulieren. Die im Programm verfügbaren Bibliotheken umfassen eine große Anzahl weit verbreiteter elektronischer Komponenten. Es ist möglich, eine Verbindung herzustellen und neue Komponentenbibliotheken zu erstellen. Komponentenparameter können in einem weiten Wertebereich geändert werden.

Mit einer Vielzahl von Instrumenten können Sie verschiedene Größen messen, Eingabeeinflüsse einstellen und Diagramme erstellen. Alle Geräte werden so realistisch wie möglich dargestellt, sodass die Arbeit mit ihnen einfach und bequem ist.

Die Simulationsergebnisse können auf einem Drucker ausgegeben oder zur weiteren Verarbeitung in einen Text- oder Grafikeditor importiert werden. Die Electronics Workbench-Software ist mit der P-SPICE-Software kompatibel, dh sie bietet die Möglichkeit, Diagramme und Messergebnisse in verschiedenen Versionen zu exportieren und zu importieren.

Der Nachteil ist, dass die Entwicklung und Unterstützung dieses Programms nicht mehr durchgeführt wird. Die neueste Ergänzung ist EWB Layout, das auf das Leiterplattendesign spezialisiert ist und die Funktionen der Electronics Workbench erweitert.

Derzeit sind Computerinformationssysteme in Tätigkeitsbereichen wie Bildung, Wissenschaft, Technik und Technologie von großem Interesse. Darüber hinaus führt die kontinuierliche Weiterentwicklung von Wissenschaft, Technologie und Technologie zur Entstehung neuer informationssystemesowie zur Entwicklung und Verbesserung bestehender. In Bezug auf Bildung sind die Einführung neuer Technologien sowie eine umfassende Modernisierung die Hauptthemen, denen nicht nur in Kasachstan, sondern weltweit besondere Aufmerksamkeit geschenkt wird. Es sollte berücksichtigt werden, dass die Einführung von Informationstechnologien in den Bildungsprozess gerechtfertigt ist, wenn sie bestehende Unterrichtstechnologien wirksam ergänzen oder zusätzliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Bildungsformen aufweisen. Zum Beispiel macht die Verwendung virtueller Labore im Physikunterricht die Labore lebendiger und interessanter und verbessert gleichzeitig die Qualität der Ausbildung.

Da ist die Physik die Grundlage wissenschaftlicher und technologischer Fortschritt, die Bedeutung des physikalischen Wissens und die Rolle der Physik nehmen kontinuierlich zu. Methoden und Mittel der körperlichen Wahrnehmung sind in fast allen Bereichen gefragt menschliche Aktivität... Die Anwendung körperlicher Kenntnisse und Fähigkeiten ist für jeden Menschen notwendig, um die praktischen Probleme des Alltags zu lösen.

Virtuelle Labore - Vorteile und Nachteile.

Virtuelle Laborarbeit ist ein Software- und Hardwarekomplex, mit dem Experimente ohne direkten Kontakt mit einer realen Installation oder in deren völliger Abwesenheit durchgeführt werden können.

In diesem Fall sollte man zwischen Konzepten wie "virtuelles Labor" und "virtuelles Fernlabor" unterscheiden. Die Basis eines virtuellen Labors ist ein Computerprogramm oder eine verwandte Reihe von Programmen, die die Computermodellierung einiger Prozesse durchführen. Ein virtuelles Fernlabor ist eine vernetzte Organisationsstruktur mehrerer Gruppen von Wissenschaftlern, die verschiedenen wissenschaftlichen Zentren angehören und dank des Internets durch für beide Seiten vorteilhafte Kooperationsbeziehungen miteinander verbunden sind.

Im Vergleich zu herkömmlichen Labors bieten virtuelle Labore mehrere Vorteile.

• ErstensEs besteht keine Notwendigkeit, teure Geräte und gefährliche radioaktive Materialien zu kaufen. Beispielsweise erfordern Laborarbeiten in der Quanten- oder Atom- oder Kernphysik speziell ausgestattete Labors. Virtuelle Laborarbeiten ermöglichen es, Phänomene wie den photoelektrischen Effekt, Rutherfords Experiment zur Streuung von Alpha-Teilchen, die Bestimmung der Kristallgitterperiode durch Elektronenbeugung, die Untersuchung von Gasgesetzen, Kernreaktoren usw. zu untersuchen.
• ZweitensEs wird möglich, Prozesse zu simulieren, deren Fluss unter Laborbedingungen nicht verfügbar ist. Insbesondere sind die meisten klassischen Laborarbeiten zur Molekularphysik und Thermodynamik geschlossene Systeme, an deren Ausgang ein bestimmter Satz elektrischer Größen gemessen wird, aus denen dann die gewünschten Größen unter Verwendung der Gleichungen von Elektrodynamik und Thermodynamik berechnet werden. Alle im Experiment auftretenden molekularkinetischen und thermodynamischen Prozesse bleiben für die Beobachtung unzugänglich. Während der Durchführung virtueller Laborarbeiten auf diesen Gebieten der Physik können die Studierenden mithilfe animierter Modelle dynamische Illustrationen der untersuchten physikalischen und chemischen Phänomene und Prozesse beobachten, die für die Beobachtung in einem realen Experiment unzugänglich sind, während sie gleichzeitig mit dem Verlauf der Physik arbeiten Experimentieren Sie, beobachten Sie die grafische Konstruktion der entsprechenden Abhängigkeiten physikalischer Größen.
• DrittensVirtuelle Laborarbeit bietet eine visuellere Visualisierung physikalischer oder chemischer Prozesse als herkömmliche Laborarbeit. Beispielsweise wird es möglich, physikalische Prozesse wie die Bewegung geladener Teilchen, die einen elektrischen Strom erzeugen, oder das Funktionsprinzip des pn-Übergangs genauer und visuell zu untersuchen. Sie können auch in Prozesse eindringen, die in Sekundenbruchteilen ablaufen oder mehrere Jahre dauern, beispielsweise die Untersuchung der Bewegung von Planeten im Gravitationsfeld eines Zentralkörpers.

Ein weiterer Vorteil von virtuellen Labors gegenüber herkömmlichen Labors ist die Sicherheit. Insbesondere die Verwendung virtueller Laborarbeiten in Fällen, in denen Arbeiten mit Hochspannung oder gefährlichen Chemikalien ausgeführt werden.

Virtuelle haben jedoch auch Nachteile. Das Hauptproblem ist das Fehlen eines direkten Kontakts mit dem Gegenstand der Forschung, Instrumenten und Ausrüstung. Es ist absolut unmöglich, einen Spezialisten auszubilden, der ein technisches Objekt nur auf einem Computerbildschirm gesehen hat. Oder ist es wahrscheinlich, dass es Menschen gibt, die bereit sind, zu einem Chirurgen zu gehen, der zuvor nur am Computer praktiziert hat? Die vernünftigste Lösung besteht daher darin, die Implementierung traditioneller und virtueller Laborarbeiten in zu kombinieren bildungsprozess unter Berücksichtigung ihrer Vor- und Nachteile.

Anwendung virtueller Laborarbeit im Studium der Physik.

Eine tiefe Assimilation der Physik ist möglich, indem die Theorie studiert und angewendet wird, um verschiedene rechnerische, qualitative und experimentelle Probleme zu lösen. Wenn ein Student in Vorlesungen mit theoretischen Fragen vertraut gemacht wird, wird die Theorie auch in Laborklassen angewendet, und darüber hinaus werden praktische Fähigkeiten bei der Durchführung physikalischer Messungen, bei der Verarbeitung und Präsentation der Ergebnisse vermittelt.

Eine qualitativ hochwertige Leistung und eine erfolgreiche Verteidigung der Ergebnisse der Laborarbeit durch die Studenten sind ohne eine unabhängige Vorbereitung auf Laborstudien nicht möglich. Bei der Vorbereitung auf die nächste Lektion ist es zunächst erforderlich, die Beschreibung der gemäß diesem Handbuch ausgeführten Arbeiten zu studieren. Man kann sich jedoch nicht darauf beschränken, da die theoretische Einführung in jedes Werk nicht als ausreichendes Minimum für ein tiefes Verständnis der physischen Grundlagen des Werkes angesehen werden kann. Daher ist es für jede Arbeit erforderlich, das dem Thema der Arbeit entsprechende Material gemäß dem Lehrbuch zu lesen. Es ist unmöglich, mit der Arbeit zu beginnen, ohne die grundlegenden theoretischen Bestimmungen zu beherrschen, ohne die Logik des Messverfahrens zu kennen und nicht zu wissen, wie die mit dieser Arbeit verbundenen Messinstrumente zu verwenden sind. Zu Beginn der Arbeit muss der Schüler den Zweck dieser Arbeit, den allgemeinen Arbeitsplan, d. H. Abfolge von Aktionen während der Messungen. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass das Verbrechen funktioniert, wenn der Lehrer zu Beginn des Unterrichts interviewt wird.

Das virtuelle Computerlabor enthält Anweisungen und Richtlinien für die Ausführung von Arbeiten, die in der folgenden Form einheitlich strukturiert sind: Arbeitszweck, theoretisches Material, Versuchsaufbau, Arbeitsreihenfolge, Bericht. Darüber hinaus enthält jede Laborarbeit einen Test, der eine Bewertung der Grundkenntnisse umfasst, die für den erfolgreichen Abschluss der Arbeit erforderlich sind, sowie einen Abschlusstest, der darauf abzielt, das Restwissen auf der Grundlage der Ergebnisse der Laborarbeit zu überwachen.

Sie können virtuallabs sowohl online als auch offline verwenden. Lassen Sie uns kurz auf einige davon eingehen:

1. Virtulab.Net ist eines der entwickelten spezialisierten Portale für virtuelle Bildungslabors. Die Seite bietet pädagogische interaktive WerkeStudenten können virtuelle Experimente in Physik, Chemie, Biologie, Ökologie und anderen Fächern durchführen. Dies ist eine kostenlose Online-Ressource.
2. Ein virtuelles Physiklabor für Schulkinder. Das virtuelle Labor enthält eine Reihe von Programmen für den Schulphysikkurs und ist sowohl für Lehrer als auch für Schüler vorgesehen, um Aufgaben mithilfe von Computern im Klassenzimmer und zu Hause zu erledigen. Es kann auch zur Vorbereitung auf die UNT verwendet werden. Dies ist eine kostenpflichtige Ressource.
3. Interaktives Labor arbeitet in Physik und anderen Fächern. Die Ressource befindet sich auf dem Gelände der United-Sammlung der CER. Diese Bildungsressource kann sowohl online als auch offline verwendet werden. Es ist eine kostenlose Ressource.
4. Eine Reihe von Discs, die vom Bustard Publishing House veröffentlicht wurden: Physiklabors für die Klassen 7-11.

Darüber hinaus ist die Arbeit von Studenten mit Computermodellen äußerst nützlich, da Studenten zahlreiche virtuelle Experimente durchführen und sogar kleine Forschungsarbeiten durchführen können.

Virtuelle Laborarbeit hat aber auch unbestreitbare Vorteile, da Sie damit Computerlaborexperimente in der Physik durchführen können, wenn es schwierig ist, ein reales Experiment durchzuführen oder die erzielten Ergebnisse sofort zu verarbeiten.

Ich habe Ihnen eine kleine Liste virtueller Bildungsressourcen vorgelegt. Es ist zu beachten, dass Computerlaborinstallationen in virtuellen Labors in der Regel ein Computermodell einer realen experimentellen Installation darstellen. Die Durchführung experimenteller Studien ist ein direktes Analogon des Experiments an einer realen physikalischen Installation.

Zusammenfassend können wir sagen, dass virtuelle Labors sowohl im Klassenzimmer als auch zur Selbstvorbereitung für den Unterricht verwendet werden können. Sie ermöglichen es Ihnen, die Gesetze der Physik besser zu verstehen und in die Essenz physikalischer Phänomene einzudringen. Wir dürfen nicht vergessen, dass dies in den meisten Fällen ein klar programmierter Prozess ist.

LITERATUR

1. Cheremisina E.N., Antipov O.E., Belov M.A. Die Rolle eines auf Cloud-Computing-Technologie basierenden virtuellen Computerlabors in der modernen Computerausbildung // Fernunterricht und virtuelles Lernen. - 2012. - Nr. 1.-C. 50-64.
2. Rittinghouse J., Ransome J. Cloud Computing: Implementierung, Verwaltung und Sicherheit. - CRC Press, 2010.
3. D. N. Kudinov Perspektiven für die Entwicklung virtueller Werke auf Basis des T-FLEX-Softwarepakets // Zeitgenössische Probleme Wissenschaft und Bildung. - 2009. - Nr. 6. - S. 71-74.
4. Trukhin A.V. Arten von virtuellen Computerlabors // Offen- und Fernunterricht. - 2003. - Nr. 3 (11) .- P. 12-21.
5. Projekt "Virtuelles Labor zu grundlegenden und angewandten Problemen der Elastizitätstheorie" // Internationales Wissenschaftliches und Technisches Zentrum.

VIRTUELLES LABOR ALS MITTEL ZUR ERHÖHUNG DER QUALITÄT DER AUSBILDUNG VON SCHÜLERN

Duisenova Moldir Maratovna

student im 4. Jahr, Fakultät für Informationstechnologien, Institut für Informatik, Eurasische Nationale Universität, benannt nach L.N. Gumilyov, Republik Kasachstan, Astana

Abildinova Gulmira Maratovna

wissenschaftlicher Berater, Ph.D. ped. Sci., Assoziierter Professor, L.N. Gumilyov, Republik Kasachstan, Astana

Dieser Artikel beschreibt das Konzept eines virtuellen Labors und enthält Beispiele für deren Verwendung im Bereich der Informatik. Die Gründe werden für die Nutzung virtueller Labors als notwendig erachtet, die die Effektivität der Ausbildung im Allgemeinen erhöhen.

Stichworte:virtuelles Labor, Objektmodellierung, innovative Technologien, virtuelle Bildungsumgebung, Fernunterricht.

Es wurde nun festgestellt, dass der moderne Bildungsprozess effektiver wird, wenn interaktive, multimediale Bildungsressourcen verwendet werden, die aktive Lehrmethoden bieten. Bildungsressourcen und Virtual-Reality-Systeme erfüllen diese Anforderungen bestmöglich. Ein Beispiel für solche elektronischen Ressourcen sind virtuelle Labors, die das Verhalten realer Objekte in einem Computer simulieren können bildungsumfeld und den Schülern helfen, neue Kenntnisse und Fähigkeiten in wissenschaftlichen und natürlichen Disziplinen wie Chemie, Physik, Mathematik, Informatik und Biologie zu erwerben.

Eines der Ziele bei der Schaffung virtueller Labors ist das Streben nach einer umfassenden Visualisierung der untersuchten Prozesse. Eine der Hauptaufgaben besteht darin, die Möglichkeit zu gewährleisten, den Schüler auf die umfassendste Wahrnehmung und das umfassendste Verständnis seines Wesens vorzubereiten.

Virtuelle Labors tragen zu mehr Sichtbarkeit, Interaktivität sowie zur Bildung kognitiver und kreativer Aktivitäten von Studenten bei.

In virtuellen Labors können Sie Objekte und Prozesse der Umgebung simulieren und den Zugriff auf reale Laborgeräte organisieren.

Die Probleme bei der Verwendung von Informationen computertechnologie im Bildungsprozess wurden die Werke von V.A. Dalinger, P.P. Dyachuk, M.P. Lapchik und andere Wissenschaftler: Koterov D.V., Leskov N.S. und viele andere waren an der Schaffung und Nutzung virtueller Labors beteiligt.

Wenn Sie ein virtuelles Labor erstellen, müssen Sie sich damit befassen

Die Frage seiner Definition. Die Analyse verschiedener Quellen ermöglichte es, das folgende Konzept zu identifizieren: "Ein virtuelles Labor ist ein komplexer Aufgabenkomplex in jedem Fachbereich, der dem Studenten virtuelle Werkzeuge zur Erstellung und Formalisierung des Problemzustands, zur Lösung und Kontrolle bietet die Handlungen der Studenten. "

Eine theoretische Überprüfung der Schaffung virtueller Labors ermöglichte es, eine Reihe von Verwendungszwecken virtueller Labors für den Fernzugriff in der Bildung herauszustellen:

1. Virtuelles Labor "Transfusion", spezialisiert auf die Lösung von Problemen, die auf dem Modell der Transfusion (oder des Gießens) des Inhalts zwischen Gefäßen einer bestimmten Kapazität basieren. Bei der Lösung von Problemen sind auch eine "Flüssigkeitsquelle" und ein "Abfluss" zulässig, dh Gefäße mit unbegrenzter Kapazität, aus denen der Inhalt des "Arbeitsbehälters" gefüllt oder gegossen werden kann. Die Konstruktion des Modells umfasst die Auswahl der für die Lösung erforderlichen Schiffe, eine Angabe ihrer Kapazität und eine Aufzeichnung einer kurzen Bedingung zur Lösung des Problems. Es wird beim Studium der Themen verwendet: „Modellierung. Modell als Reflexion der wesentlichen Eigenschaften eines realen Objekts. Arten von Modellen. Methoden zur Beschreibung von Modellen, Eigenschaften von Modellen “.

2. Virtuelles Labor "Crossings". In diesem virtuellen Labor werden die Momente der Überquerung mehrerer Zeichen auf derselben Fähre simuliert, in deren Rahmen derzeit bestimmte Einschränkungen gelten. Es wird verwendet, wenn das Thema untersucht wird: "Algorithmen und ihre Ausführenden der Form des Schreibens von Algorithmen, Blockdiagramme."

3. Virtuelles Labor "Abflüge". In diesem Labor hauptziel Arbeit ist im Wesentlichen eine Abfolge von Transporten, die die auf der anderen Seite erforderliche Abfolge liefert.

4. Virtuelles Labor "Wiegen". Hier soll dieses Modell Lösungen für zwei Arten von Wiegeproblemen identifizieren:

· Entwicklung eines Suchalgorithmus unter ähnlichen Objekten des gleichen Typs, der sich im Gewicht vom Rest unterscheidet;

· Suchen Sie nach der Methode des sukzessiven Wiegens zwischen ähnlichen Objekten des gleichen Typs nach einem Objekt mit unterschiedlichem Gewicht (das gewünschte Objekt wird vom Programm zufällig zugewiesen).

5. Virtuelles Labor "Black Boxes". Dieses Labor soll Probleme lösen, um mathematische Operationen an Zahlen zu identifizieren. Das Modell ist dem Konzept der "Black Box" inhärent - einem Gerät mit mehreren Eingängen und einem Ausgang, dessen Formel unbekannt ist. Um ein Lösungsmodell zu erstellen, müssen Sie aus einer Reihe von "Black Boxes" die auswählen, die je nach Problembedingung die erforderliche Anzahl von Eingaben (eine, zwei oder drei) aufweist. Danach müssen Sie im Feld "Ausgangszustand" die Werte der Eingangsvariablen eingeben. Eingaben werden durch Buchstaben des lateinischen Alphabets gekennzeichnet. Die Zahlen, die den Werten der Variablen entsprechen, werden durch Kommas getrennt eingegeben. Das Feld "Endzustand" wird auf die gleiche Weise ausgefüllt.

Die Aufgaben des virtuellen Computerlabors sind:

Beherrschen komplexer Unternehmens- und anderer Software, Ausführen eines eigenen Aufgabenzyklus zum Erstellen virtueller Server: Bereitstellen und Konfigurieren von Software sowie Verwenden dieser anhand problemorientierter praktischer Beispiele, die es ermöglichen, berufliche Kompetenzen zu bilden und konstruktives, analytisches und systematisches Denken der Schüler zu entwickeln ;;

· Organisation von Forschungsprojekten unter Einbeziehung des Potenzials führender IT-Unternehmen;

· Einführung in die Praxis des Bildungsprozesses der Universität für offene Produkte und Informationstechnologien des IBM-Konzerns, der der Schule / Universität im Rahmen des akademischen Initiativprogramms für spezielle Fächer / Fachgebiete und Bereiche der Graduiertenausbildung zur Verfügung gestellt wird;

· Umsetzung praktischer Aufgaben im Rahmen von Seminaren;

· Bereitstellung der Möglichkeit, Unternehmenssoftware und andere im Bildungsprozess verwendete Software für das Selbsttraining aus der Ferne zu verwenden;

· Durchführung von Schulungen;

· Vorbereitung von Schülern, Studenten und Doktoranden auf die Teilnahme an Reden auf Konferenzen und Wettbewerben verschiedener Ebenen mit Veröffentlichung der Ergebnisse von Forschungsarbeiten.

Die Verwendung virtueller Labors ermöglicht:

· Ein ausreichend großes Interesse der Schulkinder sowie die Zugänglichkeit für sie zu wecken;

Um zu einer Steigerung der Effizienz bei der Durchführung von Schulungen beizutragen, lehrmaterialsowie die Wirksamkeit der Ausbildung im Allgemeinen;

· Reduzieren Sie den Zeitaufwand für die Vorbereitung auf den Unterricht.

· Demonstrieren Sie während des Unterrichts Experimente, die im wirklichen Leben nicht durchgeführt werden können.

· Organisieren Sie einen individuellen Ansatz für Auszubildende.

Ein virtuelles Experiment kann wie folgt organisiert werden:

· Auf Basis eines mathematischen Modells des untersuchten Prozesses. Das Experiment simuliert den Betrieb realer Laborgeräte. Der Schüler hat den Eindruck, dass er mit realen Geräten und Ausrüstungen (oder deren Modellen) arbeitet.

· Auf der Grundlage von realen oder industriellen Geräten mit der Möglichkeit des Fernzugriffs (z. B. über Internetkanäle) auf das untersuchte Objekt. In diesem Fall wird das Experiment in Echtzeit in einem Laboraufbau durchgeführt. Der Schüler hat die Möglichkeit, verschiedene Betriebseigenschaften festzulegen, die entsprechenden Mechanismen zu aktivieren / deaktivieren, Daten von überwachten Geräten zu übernehmen und sie für die nächste Verarbeitung auf seinem Computer zu speichern.

Das virtuelle Labor kann für den lokalen Gebrauch oder eine Netzwerkversion organisiert werden.

Eines der wichtigsten Themen bei der Entwicklung eines virtuellen Labors ist die Schaffung eines schülerfreundlichen Navigationssystems. Es sollte drei Hauptindikatoren enthalten:

Erstens die Orientierung des Studenten innerhalb eines bestimmten Labors mit einer eindeutigen Identifizierung des Ortes, an den er gegangen ist.

Die zweite ist eine besondere Reflexion der Stellen im Labor, die der Student bereits besucht hat. Hierzu wird in der Regel die Hervorhebung von besuchten Links in einer anderen Farbe verwendet.

Drittens bietet es dem Studenten die Möglichkeit, die Stellen im Labor zu besuchen, an denen er zuvor noch nicht war. Um diesen Navigationsindikator bereitzustellen, ist eine klare und angemessene Darstellung der allgemeinen Struktur des gesamten virtuellen Labors am wichtigsten.

Die gängigsten drei Navigationsstrategien sind: Breite (Anzeige der oberen Ebenen der Struktur), Tiefe 9 (Anzeige des vollständigen Pfads zu dieser Seite in der Laborstruktur) und gemischt.

Die Organisation einer guten Navigation kann nur mit einer klaren Informationsarchitektur des virtuellen Labors sichergestellt werden. In der Regel ist es hierarchisch. Bei der Entwicklung einer Informationsarchitektur sollte das Problem der Gewährleistung des Informationskomforts des Studenten bei der Arbeit in diesem virtuellen Labor die entscheidende Rolle spielen.

Ein solcher Dienst wie "Suche" vereinfacht die Navigation des Schülers erheblich, wenn er versucht, die erforderlichen Informationen zu finden. Die Suchfunktion sollte den Bereich, in dem die Informationen durchsucht werden, klar definieren und auf jeder Seite des Labors leicht zugänglich sein. Es ist erforderlich, die Möglichkeit einer erweiterten Suche in anderen ähnlichen Labors, Standorten oder bekannten Informationsabrufsystemen vorzusehen.

Mit den berücksichtigten Formen des Informationsgehalts des virtuellen Labors können Sie ein vollwertiges abgeschlossenes Projekt erstellen, dessen Verwendung im Bildungsprozess sowohl für den Schüler als auch für den Lehrer bequem und interessant ist (Abbildung 1).

Abbildung 1. Integration Internetorientierte Softwareumgebung eines virtuellen Computerlabors

Die durchgeführte Analyse ermöglichte es uns, eine Reihe von Gründen für die Notwendigkeit der Verwendung virtueller Labors im Bereich der Informatik zu identifizieren:

· Virtuelle Labors können während des Unterrichts im Klassenzimmer als zusätzliches Lernmaterial demonstriert werden.

· Die Nutzung virtueller Labors erhöht das Interesse der Studierenden am Studium der Disziplin.

· Erhöht die Effektivität des Trainings im Allgemeinen und ermöglicht sowohl eine Gruppen- als auch eine individuelle Herangehensweise an den Schüler.

Referenzliste:

1. Dalinger V.A., Informationstechnologie als Bestandteil des Fachinhalts der Ausbildung von Meistern des Mathematikunterrichts // XII. Internationale Konferenzausstellung "Informationstechnologien in der Bildung" ("ITO-2002") 4.-8. November 2002, M.

2. Dyachuk P.P., Larikov E.V. Der Einsatz von Computer-Lerntechnologien in weiterführende Schule... KSPU, 1998 - S. 167.

Visualisierung ist eine der effektivsten Lehrmethoden, die hilft, die Essenz verschiedener Phänomene viel einfacher und tiefer zu verstehen. Nicht umsonst wurden in der Antike visuelle Hilfsmittel verwendet. Visualisierung und Modellierung sind besonders nützlich, wenn Sie dynamische, zeitlich veränderliche Objekte und Phänomene untersuchen, die schwer zu verstehen sind, wenn Sie ein einfaches statisches Bild in einem regulären Lehrbuch betrachten. Laborarbeit und pädagogische Experimente sind nicht nur nützlich, sondern auch sehr interessant - wenn sie richtig organisiert sind, natürlich.

Nicht alle pädagogischen Experimente können oder sollten im "echten" Modus durchgeführt werden. Es ist nicht überraschend, dass Cschnell in diesen Bereich kamen. Auf dem Markt gibt es eine Reihe von Softwarepaketen für virtuelle Trainingsexperimente. Diese Überprüfung wird einen relativ neuen Aspekt solcher Lösungen berücksichtigen: virtuelle Online-Labors. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, Computerexperimente durchzuführen, ohne zusätzliche Programme zu kaufen, und es würde jederzeit einen Zugang zum Internet geben.

Bei der Entwicklung moderner Netzwerkprojekte dieser Art gibt es mehrere Trends. Die erste ist die Streuung über eine erhebliche Menge an Ressourcen. Neben großen Projekten, die eine erhebliche Menge an Inhalten ansammeln, gibt es viele Websites, auf denen ein wenig Laboratorien gesammelt werden. Der zweite Trend ist das Vorhandensein sowohl diversifizierter Projekte, die Labors für verschiedene Wissenszweige anbieten, als auch thematischer Spezialprojekte. Schließlich ist anzumerken, dass naturwissenschaftliche Labors am besten online vertreten sind. In der Tat können physikalische Experimente im Allgemeinen ein sehr kostspieliges Unterfangen sein, und ein Computerlabor ermöglicht es Ihnen, hinter die Kulissen komplexer Prozesse zu schauen. Die Chemie gewinnt auch: Es besteht keine Notwendigkeit, echte Reagenzien oder Laborgeräte zu kaufen, und es besteht keine Angst, im Fehlerfall etwas zu ruinieren. Ein ebenso fruchtbares Feld für virtuelle Laborworkshops ist Biologie und Ökologie. Es ist kein Geheimnis, dass eine detaillierte Untersuchung eines biologischen Objekts oft mit seinem Tod endet. Ökologische Systeme hingegen sind groß und komplex, so dass die Verwendung virtueller Modelle eine Vereinfachung ihrer Wahrnehmung ermöglicht.

Unsere Überprüfung umfasst einige der interessantesten Online-Projekte, sowohl diversifiziert als auch thematischer Plan... Alle Webressourcen dieser Überprüfung sind Websites mit offenem, freiem Zugriff.

VirtuLab

Die VirtuLab-Ressource ist die größte Sammlung virtueller Erfahrungen in verschiedenen akademischen Disziplinen im heutigen Runet. Die Haupteinheit der Sammlung ist ein virtuelles Experiment. Technisch gesehen ist dies ein interaktives Video, das mit Adobe Flash erstellt wurde. Einige Labors sind dreidimensional grafisch dargestellt. Um mit ihnen arbeiten zu können, müssen Sie Adobe Shockwave Player mit dem Havok Physics Scene-Add-On installieren. Sie finden dieses Add-On unter Director-online.com. Sie müssen das resultierende Archiv in das Xtras-Verzeichnis Ihres Adobe Shockwave Players entpacken, das sich im Windows-Systemverzeichnis befindet.

VirtuLab ist die größte Sammlung von virtuellen Online
laboratorienauf Russisch

Mit jedem Video können Sie ein Experiment durchführen, das ein Bildungsziel und eine klare Aufgabe hat. Dem Benutzer werden alle Werkzeuge und Objekte angeboten, die erforderlich sind, um das Ergebnis zu erhalten. Aufgaben und Tipps werden als Textnachrichten angezeigt. In den VirtuLab-Videos ist der Lehraspekt stark ausgeprägt. Wenn der Benutzer beispielsweise einen Fehler macht, lässt ihn das System nicht weiter gehen, bis der Fehler behoben ist.

Die Expertensammlung von VirtuLab ist sehr umfangreich und vielfältig. VirtuLab verfügt nicht über eine eigene integrierte Suchmaschine. Um das gewünschte Experiment zu finden, müssen Sie lediglich durch die Katalogabschnitte scrollen. Das Archiv ist in vier Hauptblöcke unterteilt: "Physik", "Chemie", "Biologie" und "Ökologie". Es gibt engere thematische Abschnitte in ihnen. Insbesondere für die Physik sind dies Abschnitte dieser Disziplin. Es gibt Experimente mit mechanischen, elektrischen und optischen Effekten. Eine Reihe von Labors sind mit 3D-Grafiken ausgestattet, um eine Vielzahl von Experimenten zu demonstrieren: von Experimenten mit Dynamometern über Brechung bis hin zu anderen optischen Effekten.

In der Biologie war die Grundlage der Teilung der Unterricht lehrplan... Der Inhalt der Aufgaben kann hier sehr unterschiedlich sein. Es gibt also Aufgaben zur Untersuchung der Strukturmerkmale verschiedener lebender Organismen (z. B. ein Konstruktor zum Zusammensetzen aller Arten von Organismen aus den vorgeschlagenen "Teilen") und Aufgaben, die das Arbeiten mit einem Mikroskop und mit Präparaten verschiedener Gewebe simulieren.

Die PhET-Site ist eine abwechslungsreiche Sammlung von Java-Applets.
mit denen Sie sowohl online als auch auf einem lokalen Computer arbeiten können

Unabhängig davon gibt es im Abschnitt "Cutting Edge Research" Demos, die den meisten gewidmet sind moderne Forschung... Neue Gegenstände im Archiv erscheinen regelmäßig, der Abschnitt Neue Sims ist für sie bestimmt.

Schauen Sie sich den Unterabschnitt Übersetzte Sims an. Diese Seite enthält eine Liste aller Sprachen, in die die vorgeschlagenen virtuellen Labors übersetzt wurden. Unter ihnen ist ein Russe - heute gibt es hier genau fünfzig solcher Experimente. Seltsamerweise ist die Anzahl der Demonstrationen auf Englisch, Serbisch und Ungarisch fast gleich. Wenn Sie möchten, können Sie an der Übersetzung der Demonstrationen teilnehmen. Hierzu wird eine spezielle Anwendung PhET Translation Utility angeboten.

Was sind PhET-Demos und wer könnte davon profitieren? Sie basieren auf Java-Technologie. Auf diese Weise können Sie Experimente online ausführen, Applets auf Ihren lokalen Computer herunterladen und sie als Widgets auf anderen Webseiten einbetten. Alle diese Optionen finden Sie auf jeder PhET-Demoseite.

Alle PhET-Experimente sind interaktiv. Sie enthalten eine oder mehrere Aufgaben sowie eine Reihe aller zur Lösung erforderlichen Elemente. Da der Verlauf der Lösung in der Regel in Textnotizen ausreichend detailliert dargestellt wird, besteht der Hauptzweck der Demonstrationen darin, die Auswirkungen zu visualisieren und zu erklären und nicht die Kenntnisse und Fähigkeiten des Benutzers zu testen. Eine der Demonstrationen des chemischen Abschnitts schlägt daher vor, Moleküle aus den vorgeschlagenen Atomen zusammenzusetzen und eine dreidimensionale Visualisierung des Ergebnisses zu betrachten. Im biologischen Bereich gibt es einen Taschenrechner für den Kalorienverbrauch einer Person während des Tages: Sie können die Art und Menge der verzehrten Lebensmittel sowie die Menge an Bewegung angeben. Dann bleibt nur noch die Veränderung des experimentellen "kleinen Mannes" eines bestimmten Alters, einer bestimmten Größe und eines bestimmten Anfangsgewichts zu beobachten. Der Mathematikbereich bietet sehr nützliche Grafikwerkzeuge für verschiedene Funktionen, Rechenspiele und andere interessante Anwendungen. Die Physikabteilung bietet eine Vielzahl von "Labors", die eine Vielzahl von Phänomenen demonstrieren - von einfachen Bewegungen bis zu Quantenwechselwirkungen.

PhET
Bewertung: 4
Schnittstellensprache: Englisch, da ist Russisch
Entwickler: Universität von Colorado
Webseite: phet.colorado.edu

Wolfram Demonstrationsprojekt

Eine sehr wertvolle Ressource für Online-Labore ist das Wolfram Demonstrations Project, eine branchenübergreifende Ressource. Ziel des Projekts ist es, Konzepte visuell zu demonstrieren moderne Wissenschaft und Technologie. Wolfram behauptet, eine einzige Plattform zu sein, um ein einheitliches Verzeichnis interaktiver Online-Labore zu erstellen. Dies wird es den Entwicklern ermöglichen, die Probleme zu vermeiden, die mit der Verwendung heterogener Lernressourcen und Entwicklungsplattformen verbunden sind.

Der Wolfram Demonstrations Project-Katalog enthält über 7.000 Artikel.
virtuelle Labors

Diese Seite ist Teil des großen Internetprojekts Wolfram. Das Wolfram Demonstrationsprojekt verfügt derzeit über einen beeindruckenden Katalog von über 7.000 interaktiven Demos.

Die technologische Grundlage für die Schaffung von Labors und Demonstrationen ist das Wolfram Mathematica-Paket. Um die Demos anzuzeigen, müssen Sie einen speziellen Wolfram CDF-Player mit einer Größe von etwas mehr als 150 MB herunterladen und installieren.

Der Projektkatalog besteht aus 11 Hauptabschnitten, die sich auf verschiedene Bereiche des Wissens und der menschlichen Tätigkeit beziehen. Es gibt große physikalische, chemische und mathematische Bereiche sowie Bereiche, die sich mit Technologie und Technik befassen. Die Biowissenschaften sind gut vertreten. Die Komplexität der Modelle sowie die Präsentationsebenen sind sehr unterschiedlich. Der Katalog enthält ziemlich komplexe Demos, auf die man sich konzentriert weiterführende SchuleViele Labors widmen sich der Veranschaulichung der neuesten wissenschaftlichen Fortschritte. Gleichzeitig gibt es auf der Website auch Bereiche für Kinder. Eine gewisse Unannehmlichkeit kann nur die Sprachbarriere sein: Das Wolfram-Projekt spricht derzeit ausschließlich Englisch. In Demos und Labors gibt es jedoch nicht viel Text, die Verwaltungstools sind recht einfach und ohne Eingabeaufforderungen leicht zu handhaben.

Es gibt keine spezifischen Aufgaben oder Kontrolle über deren Implementierung. Sie können Inhalte jedoch nicht nur als Präsentationen oder Videos aufrufen. Wolfram-Demos bieten einiges an Interaktivität. Fast alle von ihnen verfügen über Tools, mit denen die Parameter der dargestellten Objekte geändert und virtuelle Experimente mit ihnen durchgeführt werden können. Dies trägt zu einem tieferen Verständnis der demonstrierten Prozesse und Phänomene bei.

Wolfram Demonstrationsprojekt
Auswertung: 4
Schnittstellensprache: Englisch
Entwickler: Wolfram Demonstrationsprojekt & Mitwirkende
Webseite: demonstrations.wolfram.com

IrYdium Chemistry Lab

Neben "diversifizierten" Projekten im modernen Web gibt es viele spezialisierte Online-Labors, die sich bestimmten Wissenschaften widmen. Beginnen wir mit The ChemCollective, einem Projekt, das sich dem Studium der Chemie widmet. Es enthält viele thematische Materialien englische Sprache... Einer der interessantesten Bereiche ist das eigene virtuelle Labor namens IrYdium Chemistry Lab. Das Gerät unterscheidet sich deutlich von allen oben diskutierten Projekten. Tatsache ist, dass hier keine spezifischen, spezifischen Experimente mit ihren Aufgaben angeboten werden. Stattdessen erhält der Benutzer nahezu vollständige Handlungsfreiheit.

Funktionen des Online-Chemielabors von IrYdium
hohe Flexibilität bei Einrichtung und Betrieb

Das Labor wird als Java-Applet erstellt. Übrigens kann es heruntergeladen und auf dem lokalen Computer ausgeführt werden - der entsprechende Download-Link befindet sich auf der Hauptseite des Projekts.

Die Applet-Schnittstelle ist in mehrere Zonen unterteilt. In der Mitte befindet sich ein Arbeitsbereich, in dem der Fortschritt des Experiments angezeigt wird. Die rechte Spalte enthält eine Art "Dashboard" - Informationen zu den ablaufenden Reaktionen werden hier angezeigt: Temperatur, Säuregehalt, Molarität und andere Hilfsdaten. Auf der linken Seite des Applets befindet sich das sogenannte "Reagenzienlager". Dies ist ein Satz aller Arten von virtuellen Reagenzien, die in Form eines hierarchischen Baums hergestellt werden. Hier finden Sie Säuren, Basen, Indikatorsubstanzen und alles andere, was ein experimenteller Chemiker benötigt. Eine gute Auswahl an verschiedenen Laborglaswaren, einem Brenner, Waagen und anderen Geräten wird angeboten, um mit ihnen zu arbeiten. Dadurch steht dem Anwender ein gut ausgestattetes Labor mit wenig zur Verfügung behinderungen Experimentieren.

Da es hier keine spezifischen Aufgaben gibt, werden die Experimente nach Bedarf und für den Benutzer interessant durchgeführt. Alles, was bleibt, ist, die erforderlichen Substanzen auszuwählen, einen Versuchsaufbau unter Verwendung der vorgeschlagenen virtuellen Ausrüstung zu erstellen und die Reaktion zu starten. Es ist sehr praktisch, dass die resultierende Substanz der Sammlung von Reagenzien zugesetzt werden kann, um in nachfolgenden Experimenten verwendet zu werden.

Im Allgemeinen stellte sich heraus, dass es interessant war und nützliche Ressource, gekennzeichnet durch hohe Flexibilität der Verwendung. Wenn wir die Verfügbarkeit einer fast vollständigen russischen Übersetzung des Programms berücksichtigen, kann das IrYdium Chemistry Lab ein sehr nützliches Werkzeug für die Beherrschung chemischer Grundkenntnisse werden.

IrYdium Chemistry Lab
Bewertung: 5
Schnittstellensprache: Russisch Englisch
Entwickler: Das ChemCollective
Webseite: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

"Virtuelles Labor" learnmen.ru

Dies ist das zweite russische Projekt in unserer Überprüfung. Diese Ressource ist auf physikalische Phänomene spezialisiert. Der Umfang der virtuellen Labors ist nicht nur durch den Umfang des Schullehrplans begrenzt. Sie bieten Online-Erlebnisse, die von Spezialisten aus Tscheljabinsk entwickelt wurden staatliche Universitätsind nicht nur für Schüler, sondern auch für Schüler geeignet. Aus technischer Sicht handelt es sich bei dieser Ressource um eine Kombination aus Flash und Java. Sie müssen daher im Voraus nach Updates für die Java Virtual Machine auf Ihrem Computer suchen.

Die Aufgaben des Projekts "Virtuelles Labor" sind unterschiedlich
höhere Komplexität

Die Gestaltung der Labors hier ist schematisch und streng. Es scheint, als würden wiederbelebte Bilder aus dem Lehrbuch erscheinen. Dies wird auch durch die Verfügbarkeit von Materialien unterstrichen, die die Schulungen begleiten sollen. Das Hauptaugenmerk bei solchen Experimenten liegt auf der Ausführung spezifischer Aufgaben und dem Testen des Wissens des Benutzers.

Der Projektkatalog enthält ein Dutzend thematische Hauptabschnitte - von der Mechanik bis zur Atom- und Kernphysik. Jedes von ihnen enthält bis zu zehn entsprechende interaktive virtuelle Labors. Darüber hinaus stehen illustrierte Vorlesungsunterlagen zur Verfügung, einige mit eigenen virtuellen Experimenten.

Das Arbeitsumfeld des Experimentators wird hier ziemlich sorgfältig wiedergegeben. Die Geräte werden in Form von Diagrammen angezeigt. Es wird vorgeschlagen, Diagramme zu erstellen und Antworten aus den verfügbaren Optionen auszuwählen. Experimente im virtuellen Labor sind schwieriger als in VirtuLab. Die Sammlung der Ressource umfasst Experimente in Atom- und Kernphysik, Laserphysik sowie einen "Atomdesigner", der anbietet, ein Atom aus verschiedenen Elementarteilchen zusammenzusetzen. Es gibt Experimente zum Auffinden und Neutralisieren einer Strahlungsquelle, bei denen die Eigenschaften von Lasern untersucht werden. Darüber hinaus gibt es „mechanische“ Labors, die sich hauptsächlich an Schulkinder richten.

Online Labs in

Neben großen Ressourcen mit Dutzenden und Hunderten von virtuellen Testwebsites gibt es im Web viele kleine Websites, die eine Reihe interessanter Experimente zu einem bestimmten, normalerweise engen Thema anbieten.

Ein guter Ausgangspunkt für die Suche nach kleinen virtuellen
laboratorienin der Lage, ein Projekt Online Labs in zu werden

In einer solchen Situation sind Katalogprojekte, die Links zu solchen Websites sammeln und organisieren, nützlich, um die erforderlichen Demonstrationen zu finden. Die Online Labs im Verzeichnis (onlinelabs.in) können ein guter Ausgangspunkt sein. Diese Ressource sammelt und organisiert Links zu Projekten, die frei verfügbare Online-Experimente und Labors in verschiedenen Wissenschaftszweigen anbieten. Für jede Wissenschaft wird ein entsprechender Abschnitt hervorgehoben. Die Interessen des Projekts liegen hauptsächlich in Physik, Chemie und Biologie. Diese Abschnitte sind die größten und aktuellsten. Darüber hinaus werden nach und nach diejenigen gefüllt, die sich mit Anatomie, Astronomie, Geologie und Mathematik befassen. Jeder der Abschnitte enthält Links zu den entsprechenden Internetressourcen mit einer kurzen Anmerkung in englischer Sprache, die den Zweck eines bestimmten Labors beschreibt.

"Virtuelles Labor" learnmen.ru
Bewertung: 3
Zunge: Russisch
Entwickler: Staatliche Universität Tscheljabinsk
Webseite: Teachmen.ru