Просмотр содержимого документа
«Виртуальные имитационные лаборатории»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»
Физико-математический факультет
Кафедра информатики и вычислительной техники
РЕФЕРАТ
Виртуальные имитационные лаборатории
Выполнила:
студентка группы МДИ-117
Пронина О. В
Реферат проверила:
кандидат физико-математических наук, доцент
Кормилицына Т. В
Саранск 2020
Содержание
Введение 3
1 Виртуальные имитационные лаборатории 5
2 Виртуальные лаборатории. Примеры 7
Заключение 10
Список использованных источников 11
Введение
В XXI веке, все большее внимание уделяется разработке и использованию в учебном процессе электронных образовательных ресурсов (ЭОР). Учителю предоставляется широкий спектр обучающих программ, электронных энциклопедий и справочников и т.п. При разработке ЭОРов уделяется особое внимание на мультимедиа, которое в значительной степени способствует повышению наглядности ресурсов и эффективности их использования в учебном процессе. ЭОРы с высокой степенью интерактивности, реализующие полноценный режим общения обучающегося с компьютером, способствуют развитию интереса ребенка к освоению нового материала и формированию познавательной и творческой активности.
Примером использования таких ресурсов в учебном процессе могут служить виртуальные лаборатории, позволяющие моделировать объекты и процессы окружающего мира, а также организовывать компьютерный доступ к реальному лабораторному оборудованию. Для того, что бы проводить аналогию между виртуальными лабораториями, нужно понять, что это такое, это и будет являться целью реферата.
Виртуальная лаборатория представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. В первом случае мы имеем дело с так называемой лабораторной установкой с удаленным доступом, в состав которой входит реальная лаборатория, программно-аппаратное обеспечение для управления установкой и оцифровки полученных данных, а также средства коммуникации. Во втором случае все процессы моделируются при помощи компьютера» (по определению В.В. Трухина).
Итак, виртуальные лаборатории понимаются как два типа программно-аппаратных комплексов:
1)Лабораторная установка с удаленным доступом – назовем такие комплексы дистанционные лаборатории
2)Программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты – виртуальные лаборатории (в узком смысле)
1 Виртуальные имитационные лаборатории
Виртуальные лабораторные работы представляют собой обучающие системы, моделирующие поведение объектов реального мира в компьютерной образовательной среде. Теоретические сведения, условия задач, контрольные вопросы и прочее имеют графический интерфейс с удобной навигацией. Иллюстрации гораздо качественнее, чем в обычной книге. Специальная система виртуальных переключателей, окон для задания параметров эксперимента и манипуляции мышью позволяют студенту оперативно менять условия эксперимента и производить расчеты или строить графики.
Для того, чтобы перейти к основным видам виртуальных лабораторий, выделим их основные преимущества:
Во - первых отсутствует необходимость в дорогостоящем оборудовании и покупки реактивов, т.к во многих лабораториях из - за недостаточного финансирования установлены старые оборудования, которые могут искажать результаты опытов, и могут служить источником опасного обучения школьников. Но компьютерное оборудование стоит недешево, однако универсальность компьютерной техники могут компенсировать этот недостаток.
Во – вторых возможность моделирования процессов, протекание которых невозможно в лабораторных условиях. Но зато моделирование процессов, возможно, визуализировать наглядно на экране компьютера. Сегодня компьютерные технологии позволяют пронаблюдать все виртуальные процессы, не использую дополнительную технику.
В – третьих возможность наблюдения происходящего в другом масштабе времени, это очень актуально для тех процессов, которые протекают за доли секунды.
В - четвертых, главным преимуществом является безопасность. Это немаловажный факт, который позволяет избежать несчастных случаев, например, если работа идет с высоким напряжением или активными химическими веществами.
В - пятых, в связи с тем, что управлением виртуального процесса занимается компьютер, появляется возможность быстрого проведения серии опытов с различными значениями входных параметров, что часто необходимо для определения зависимостей выходных параметров от входных.
В - шестых, сильная экономия время и возможность вывода результата в электронном виде. Определенные эксперименты требуют последующей обработки больших значений, которые выполняются на компьютере после проведении серии экспериментов. В виртуальной лаборатории, в отличие от обычной, где слабым местом является ввод полученной информации в компьютер, отсутствует этот шаг, так как данные могут заноситься в электронную таблицу результатов непосредственно при выполнении опытов экспериментатором или автоматически. Таким образом, экономится время и значительно уменьшается процент возможных ошибок.
В – седьмых, виртуальную лабораторию можно использовать при дистанционном обучении.
2 Виртуальные лаборатории. Примеры
Виртуальные лаборатории Vi rtuLab
VirtualLab – проект по разработке виртуальных лабораторных работ для учащихся по физике, химии, биологии, экологии. Виртуальные лабораторные работы реализованы при помощи технологии Flash. Отличаются узкой специализацией, в большинстве случаев линейностью опыта (вся последовательность действий и результаты опыта заданы заранее). Продукты VirtualLab имеют познавательную ценность и решают задачу проведения лабораторных работ при отсутствии необходимого оборудования.
Сайт проекта VirtuLab: http://www.virtulab.net/
LabVIEW
LabVIEW среда графического программирования, которую используют технические специалисты, инженеры, преподаватели и ученые по всему миру для быстрого создания комплексных приложений в задачах измерения, тестирования, управления, автоматизации научного эксперимента и образования. В основе LabVIEW лежит концепция графического программирования - функциональных блоков на блок-диаграмме.
Algodoo
Algodoo – программа предназначенная для физических 2D симуляций. Имеет очень богатый инструментарий для создания различных объектов, механизмов и систем с целью моделирования их физического взаимодействия и свойств. Например, можно создать модель работающих часов, модель планетохода или пневматической винтовки.
Программа способна симулировать не только механические процессы, но и оптические, а возможность программирования при помощи скриптового языка Thyme позволяет создавать объекты с оригинальными физическими свойствами, различные функции, эффекты и явления. Также имеется возможность загружать рисунки: рисунок становится объектом симуляции и ему можно задать любые физические свойства. Программа бесплатна.
Официальный сайт: http://www.algodoo.com/
PhET
PhET – проект разработанный Университетом Колорадо. Проект включает большое множество виртуальных лабораторий, демонстрирующих различные явлений в области физики, биологии, химии, математики, наук о Земле. Опыты имеют высокую познавательную ценность и при этом очень увлекательны.
Wolfram Demonstrations Project.
Wolfram Demonstrations Project – наглядная демонстрация концепций современной науки и техники. Wolfram претендует на роль единой платформы, позволяющей создать объединенный каталог онлайновых интерактивных лабораторий. Это, по мнению его разработчиков, позволит пользователям избежать проблем, связанных с применением разнородных обучающих ресурсов и платформ разработки. Для просмотра демонстраций понадобится скачать и установить специальный Wolfram CDF Player
Wolfram Demonstrations Project обладает внушительным каталогом - примерно 8900 интерактивных демонстраций. Каталог проекта состоит из 11 основных разделов, относящихся к различным отраслям знания и человеческой деятельности. Здесь есть крупные физические, химические и математические разделы, а также посвященные технике, инженерному делу, социальным наукам.
The ChemCollective
Проект The ChemCollective, посвящен изучению химии. Отличительной особенностью этой лаборатории является то, что отсутствуют какие-либо задания, пользователю предоставлена свобода действий.
Виртуальные лаборатории teachmen.ru
Проект teachmen.ru разработан специалистами Челябинского государственного университета и полностью посвящен физике. Помимо собственно лабораторных работ, здесь можно также найти лекции с наглядными интерактивными элементами.
Late Nite Labs
Это серия платных виртуальных лабораторий по химии, биологии и микробиологии. Виртуальная лаборатории оформлены в виде 3D мира.
Адрес: Latenitelabs.com
Заключение
Мы рассмотрели виды виртуальных лабораторий: «виртуальные лабораторные работы представляют собой обучающие системы, моделирующие поведение объектов реального мира в компьютерной образовательной среде», рассмотрели виды этих лабораторий, выяснили основные преимущества виртуально имитационных лабораторий, цели поставленные вначале реферата были достигнуты.
Список использованных источников
Князева Е.М. Лабораторные работы нового поколения// Фундаментальные исследования. – 2012 – № 6–3. – С. 587-590.
Троицкий Д. И. Виртуальные лабораторные работы в инженерном образовании // Открытая всероссийская конференция «Преподавание информационных технологий в России-2007» // Электронный ресурс: www.it-education.ru/2007/reports/Troickiy.htm.
Трухин А.В. Об использовании виртуальных лабораторий в образовании //Открытое и дистанционное образование. – 2002 – № 4 (8)
