V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Информационные технологии, включающие в себя современные мультимедиасистемы, могут быть использованы для поддержки процесса активного обучения. Именно они в последнее время привлекают повышенное внимание. Примером таких обучающих систем являются виртуальные лаборатории, которые могут моделировать поведение объектов реального мира в компьютерной образовательной среде и помогают учащимся овладевать новыми знаниями и умениями при изучении научно-естественных дисциплин, таких, как химия, физика и биология.

Важным этапом эффективного образовательного процесса является эксперимент, стимулирующий активную познавательную деятельность и творческий подход к получению знаний. При традиционных формах образовательного процесса такая возможность реализуется в ходе выполнения необходимого комплекса лабораторных работ или практических занятий.

Однако часто в силу отсутствия достаточного оборудования ограничивается возможность доступа обучающихся к наиболее интересному и уникальному оборудованию, техническим объектам, научным экспериментам, которые подчас представляют наибольший интерес и стимулируют получение знаний. Вот здесь то и понадобятся виртуальные лабораторные работы.

Составной частью понятия «виртуальная лаборатория» является понятие виртуального инструмента – набора аппаратных и программных средств, добавленных к обычному компьютеру таким образом, что пользователь получает возможность взаимодействовать с компьютером как со специально разработанным для него обычным электронным прибором. Существенная часть виртуального инструмента и виртуальной лаборатории – эффективный графический интерфейс пользователя, обеспечивающий удобный интерактивный режим взаимодействия с компьютером в виде наглядных графических образов предметной области. Работая с виртуальным инструментом через графический интерфейс, пользователь на экране монитора видит привычную переднюю панель, имитирующую реальную панель управления нужного прибора. С помощью «мыши» можно имитировать воздействия на понятные «органы управления» – кнопки, переключатели, регуляторы и т.д., «нарисованные» на экране монитора в виде передней панели имитируемого прибора.

Использование виртуальных лабораторных практикумов дает ряд преимуществ по сравнению с реальными лабораторными практикумами:

• программные модели позволяют имитировать работу с объектами, процессами и оборудованием, применение которых проблематично или невозможно по соображениям безопасности;

• возможность доступа обучающихся к уникальному оборудованию, техническим объектам, научным экспериментам, массовый доступ к которому представляет определенную проблему;

• программные модели позволяют произвольно менять временные масштабы изучаемых процессов, делая возможным проведение за разумное время лабораторных работ, моделирующих длительные процессы;

• позволяют решить проблему загрузки лабораторного оборудования – программную модель можно выполнить в любое время, в любом месте, на любом числе рабочих мест.

При проведении ряда практических работ ученики используют видеофрагменты, позволяющие школьникам увидеть проводимый ими эксперимент в реальной лаборатории. Апробация данного ресурса показала возрастание познавательного интереса школьников к реальному эксперименту после работы в виртуальной лаборатории, развитие их исследовательских и экспериментаторских навыков: соблюдение общих и специфических правил безопасности, выбор оптимальных алгоритмов выполнения эксперимента, умение наблюдать, выделять главное, акцентировать внимание на наиболее существенных изменениях.

Однако использование виртуальных практикумов и лабораторий также ставит перед учителем ряд непростых задач.

Во-первых, очевидно, что в большинстве виртуальных лабораторных работ отрабатываются не те умения и навыки, что в реальных работах; учитель вынужден оценить разницу и ее как-то компенсировать.

Во-вторых, учителю придется (если модель достаточно сложная и действительно интерактивная) потратить немало времени на изучение модели и правил работы с ней.

В-третьих, необходима детальная регламентация деятельностей учеников, иначе очень хорошая интерактивная модель уходит в песок без четко, подробно и пошагово прописанного задания по работе с ней.

Как и в реальной лабораторной работе, в виртуальной необходимо учить навыкам исследования: выдвижению гипотез и их проверке, стандартизации условий, четкому фиксированию условий и результатов экспериментов (сначала в заготовленных учителем таблицах, печатных или электронных), выбирать критерии, формат представления результатов, а затем и планировать, наконец, самостоятельную исследовательскую работу.

Важным является отдельно развиваемое умение из арсенала критического мышления указывать границы (область, условия) применимости научных моделей, включая изучение того, какие аспекты реального явления компьютерная модель воспроизводит удачно, а какие оказываются за гранью моделируемого.

Виртуальные лаборатории можно условно разделить по следующим признакам:

1. По способу доставки образовательного компонента: на компакт-дисках; размещаемые в Интернет.

2. По используемому лабораторному оборудованию: на базе имитационных математических моделей; на базе реального лабораторного оборудования; на базе промышленных объектов.

3. По способам визуализации: двухмерная или трехмерная графика; анимация; видео.

Классификация форм урочного использования виртуальных лабораторных работ: демонстрационное (перед реальной работой) использование – показать фронтально, с большого экрана или через мультимедийный проектор, последовательность действий реальной работы; обобщающее (после реальной работы) использование во фронтальном (демонстрация, уточнение вопросов, формулирование выводов и закрепление рассмотренного) или индивидуальном (математическая сторона экспериментов, анализ графиков и цифровых значений, изучение модели как способа отражения и представления реальности) режимах; экспериментальное (вместо реальной работы) использование – индивидуальное (в малых группах) выполнение заданий в виртуальной лаборатории без выполнения реальной работы, компьютерный эксперимент.

Анализ работы учителей показал, что в практике преподавания биологии используются все указанные варианты.

Литература:

1. Цифровые образовательные ресурсы [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://mmc74212.narod.ru/Biology/p11aa1.html. – Загл. с экрана.

2. Шеленкова, Н.Ю. Использование виртуальных лабораторий на уроках биологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://sonet.ucoz.ru/load/18-1-0-138. – Загл. с экрана.

Код для цитирования: Скопировать