0

TUTKIMUSTYÖ

Ohjelmistopaketti "Virtual Laboratory for Physics"

huomautus

Työ on omistettu organisointikysymyksiin koulutusprosessi. Se muotoilee tehtäviä, asettaa tavoitteita, paljastaa opettajan rakenteen ja koulutustoiminnan sekä pohtii erilaisia ​​työkaluja virtuaalisen laboratorion luomiseen. Erityistä huomiota kiinnitetään koulutustoimintaa opettajat ja koulutusprosessin hallinnan tehokkuus. Luodulle ohjelmistotuotteelle on ominaista käyttömahdollisuus opetusprosessissa selkeyden, saavutettavuuden ja turvallisuuden varmistamiseksi luokkahuoneessa. Tuote sisältää perustietoa virtuaalisista oppimistyökaluista, virtuaalilaboratorioista ja tietoa kehittäjästä.

Teos on painettu 64 sivulle 41 lähteestä ja sisältää 31 piirustusta.

Abstrakti

Työ on omistettu koulutusprosessin organisoinnille. Siinä muotoillaan ongelma, asetetaan tavoitteet, julkistetaan rakenne ja opetustoiminnat opettajat keskustelivat erilaisista työkaluista virtuaalisen laboratorion luomiseksi. Erityistä huomiota kiinnitetään opettajan kasvatustoimintaan ja koulutusprosessin tehokkuuteen. Ohjelmistotuotteiden ominaisuus on kyky käyttää koulutusprosessissa selkeyden, saavutettavuuden ja turvallisuuden varmistamiseksi. Tuote sisältää perustietoa virtuaalisista harjoitusapuvälineistä, virtuaalilaboratorioista, kehittäjätiedot.

Työ tehdään tulostamalla 64 stranitsalle 41 lähteestä, sisältää 31 hahmoa.

Abstrakti 4

Johdanto 6

1 Virtuaalisten oppimistyökalujen soveltaminen 9

1.1 ICT:n mahdollisuudet koulutusprosessin järjestämisessä virtuaalisten laboratorioiden avulla. 9

1.2 Virtuaalilaboratorio opetusvälineenä 13

1.3 Virtuaalilaboratorion kehittämisen periaatteet ja vaatimukset. 17

1.4 "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin yleinen rakenne. 18

2 Ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" käytännön toteutus. 20

2.1 Työkalujen valinta virtuaalisen laboratorion luomiseen. 20

2.2 Virtual Physics Laboratory -kuoriohjelman suunnitteluvaiheet ja rakenne. 23

2.2.1 "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin rakenne. 23

2.2.2 Virtuaalilaboratorion rakenne. 26

2.3 Ohjelmistopaketin ”Virtual Laboratory for Physics” kehittäminen. kolmekymmentä

2.4 Luodun ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" esittely 31

2.4.1 Ohjelmistopaketin kehittäminen virtuaalisen laboratorion luomiseksi 31

2.4.2 Elementtien valinta valmiista tietokannoista virtuaalisen fysiikan laboratorion luomiseksi 35

2.4.3 Virtuaalilaboratorioiden kuvaus osiossa "Mekaaniset ilmiöt" ..... 37

2.4.4 Virtuaalilaboratorioiden kuvaus osiossa "Lämpöilmiöt". 41

2.4.5 "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin luomiskyvyn osoittaminen. 44

2.4.7 "Tietoja kehittäjästä" -osion kuvaus. 55

Johtopäätös 56

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta. 59

Johdanto

Merkityksellisyys: Tietoyhteiskunnan luominen ja kehittäminen edellyttää tieto- ja viestintätekniikan (ICT) laajaa käyttöä koulutuksessa, mikä määräytyy useiden tekijöiden perusteella.

Ensinnäkin tieto- ja viestintätekniikoiden (ICT) käyttöönotto koulutuksessa nopeuttaa merkittävästi ihmiskunnan tiedon ja kertyneen teknologisen ja sosiaalisen kokemuksen siirtoa sukupolvelta toiselle, mutta myös ihmiseltä toiselle.

Toiseksi nykyaikainen ICT, joka parantaa koulutuksen laatua, mahdollistaa ihmisen sopeutumisen onnistuneemmin ja nopeammin ympäristöön ja käynnissä olevat yhteiskunnalliset muutokset. Tämä antaa jokaiselle mahdollisuuden vastaanottaa tarpeellista tietoa sekä tänään että tulevassa postiteollisessa yhteiskunnassa.

Kolmanneksi näiden teknologioiden aktiivinen ja tehokas käyttöönotto koulutuksessa on tärkeä tekijä tietoyhteiskunnan vaatimukset täyttävän koulutusjärjestelmän luomisessa ja perinteisen koulutusjärjestelmän uudistusprosessissa modernin teollisen yhteiskunnan vaatimusten valossa.

Nykyään monet koulutuslaitoksia käyttää innovatiivisia teknologioita koulutusympäristössä, mukaan lukien virtuaaliset laboratoriot fysiikan, kemian, biologian, ekologian ja muiden aineiden työhön, koska monet kasvatusluonteiset ilmiöt ja kokeet ovat erittäin vaikeita tai mahdottomia toteuttaa oppilaitoksessa.

Vuorovaikutteisten työkalujen tehokas käyttö koulutusprosessissa ei edistä pelkästään laadun parantamista koulun koulutus, mutta myös säästää taloudellisia resursseja ja luoda turvallinen, ympäristöystävällinen ympäristö.

Kiehtovia interaktiivisia oppitunteja ja laboratoriotyötä voidaan tehdä lapsesi kanssa kotona eri aineissa: fysiikka, biologia, kemia, ekologia.

Virtuaalista laboratoriotyötä voidaan käyttää luokkahuoneessa luennon aikana luentomateriaalin lisäyksenä, joka suoritetaan tietokonelaboratoriossa verkon kautta, ja sen jälkeen analysoidaan opiskelijan suorituksia.

Vuorovaikutteisessa laboratoriossa parametreja muuttamalla käyttäjä näkee toimintansa seurauksena tapahtuvat muutokset 3D-ympäristössä.

Esine: tieto- ja viestintätekniikan käyttö koulutusprosessissa.

Tuote: virtuaalisten laboratorioiden kehittäminen tulevien asiantuntijoiden kouluttamiseksi.

Työn tavoite: ohjelmistopaketin ”Virtual Laboratory for Physics” kehittäminen.

Työtavoitteet:

• analysoida tieteellistä ja pedagogista kirjallisuutta virtuaalisten työkalujen kehittämisestä ja käytöstä koulutusprosessissa;
• valita periaatteet ja vaatimukset ohjelmistopaketin kehittämiselle - virtuaalinen laboratorio;
• analysoida ja valita työkalu virtuaalisen fysiikan laboratorion luomiseen;
• kehittää "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin rakennetta.
• kehittää ohjelmistopaketti käyttämällä olemassa olevaa virtuaalisten laboratorioelementtien tietokantaa;
• testaa luotua ohjelmistopakettia "Virtual Laboratory for Physics".

Työn tekotavat: tieteellisen ja pedagogisen kirjallisuuden analysointi, vertailu, algoritmointi, ohjelmointi.

Metodista Ja käytännöllinen merkitys on rikastumisessa metodologiset materiaalit koulutusprosessin varmistaminen luomalla ohjelmistopaketti "fysiikan virtuaalinen laboratorio" aiheen kokeiden suorittamista varten.

Tavoitteet ja tavoitteet määrittelivät opinnäytetyön rakenteen.

Johdannossa perustellaan aiheen valinnan relevanssi, määritellään kohde, aihe, muotoillaan päämäärä ja tavoitteet, kuvataan suoritetun työn metodologinen ja käytännön merkitys sekä annetaan kuvaus yleinen rakenne suoritti VKR:n.

Ensimmäisessä luvussa "Teoreettisia kysymyksiä virtuaalisten oppimistyökalujen kehittämisessä" tarkastellaan seuraavia kysymyksiä: ICT:n käyttö koulutusprosessissa; esittelee valikoiman periaatteita ja vaatimuksia tietokoneen virtuaalisten oppimistyökalujen kehittämiselle. Pohditaan kysymystä oppimisen virtualisointiprosessista, virtuaalisen laboratoriotyön mahdollisuuksia todellisissa olosuhteissa vaikeasti tutkittavien prosessien ja ilmiöiden tutkimuksessa.

Toisessa luvussa "Virtual Laboratory for Physics -ohjelmistopaketin käytännön toteutus" esitellään: työkalujen valinta virtuaalisen laboratorion ohjelmistopaketin luomiseen; olemassa olevia tietokantoja fysiikan valmiista komponenteista ja valmiista laitteista analysoitiin, valmiista tietokannoista valittiin elementtejä fysiikan virtuaalisen laboratorion luomiseksi; kuvailee ohjelmistokehyksen kehittämisprosessia virtuaalisen laboratorion luomiseksi; materiaalia esitellään luodun ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" ominaisuuksista.

Lopuksi esitellään työn tärkeimmät tulokset.

Opinnäytetyö koostuu johdannosta, kahdesta luvusta, johtopäätöksestä ja lähdeluettelosta 46 lähteen osalta. Työn kokonaismäärä on esitetty 56 sivulla, sisältää 25 kuvaa, 2 taulukkoa.

1 Virtuaalioppimistyökalujen soveltaminen

1.1 ICT:n mahdollisuudet koulutusprosessin organisoinnissa virtuaalisten laboratorioiden avulla

Tällä hetkellä nykyaikaisen koulutuksen tavoitteet ja tavoitteet ovat muuttumassa - tiedon hankkimisesta ollaan siirtymässä osaamisen kehittämiseen ja painopiste on siirtymässä opiskelijakeskeiseen oppimiseen. Mutta siitä huolimatta oppitunti oli ja on edelleen koulutusprosessin pääkomponentti. Opiskelijoiden oppimistoiminta keskittyy suurelta osin oppituntiin. Opiskelijoiden valmistelun laadun määräävät koulutuksen sisältö, oppitunnin johtamistekniikat, sen organisatorinen ja käytännöllinen suuntautuminen, ilmapiiri, joten opetusprosessissa on tarpeen käyttää uusia pedagogisia tekniikoita. Tietotekniikan käytön tavoitteet: opiskelijan persoonallisuuden kehittäminen, valmistautuminen itsenäiseen tuottavaan toimintaan tietoyhteiskunnassa rakentavaa, algoritmista ajattelua kehittämällä, tietokoneella tapahtuvan kommunikoinnin erityispiirteiden ansiosta, luova ajattelu vähentämällä lisääntymistoiminnan osuutta , tietokulttuurin muodostuminen, kyky käsitellä tietoa (taulukkoprosessorien, tietokantojen avulla); informatisoinnin aiheuttaman yhteiskuntajärjestyksen toteuttaminen moderni yhteiskunta: - Tietotekniikkaa käyttävien opiskelijoiden valmistaminen itsenäiseen kognitiiviseen toimintaan; koulutusprosessin motivointi (oppimisprosessin laadun ja tehokkuuden parantaminen tietoteknisten valmiuksien käyttöönoton avulla, kognitiivista toimintaa edistävien kannustimien tunnistaminen ja käyttö).

Mikä on tieto- ja viestintätekniikan käytön vaikutus oppijaan? - ICT auttaa lisäämään kognitiivista kiinnostusta aihetta kohtaan; - ICT edistää opiskelijoiden oppiaineen menestystä; - ICT antaa opiskelijoille mahdollisuuden ilmaista itseään uudessa roolissa; - ICT kehittää taitoja itsenäiseen tuottavaan toimintaan; - ICT auttaa luomaan menestymistilanteen jokaiselle opiskelijalle.

ICT:n käyttö opetusprosessissa antaa opettajille lisää didaktisia mahdollisuuksia, nimittäin:

välitön palaute käyttäjän ja ICT-työkalujen välillä, mikä mahdollistaa interaktiivisen vuoropuhelun;

koulutustietojen tietokonevisualisointi, joka ehdottaa mahdollisuuksien toteuttamista nykyaikaiset keinot esineiden, prosessien, ilmiöiden (sekä todellisten että "virtuaalisten") sekä niiden mallien visualisointi, joka edustaa niitä kehityksen dynamiikassa, ajallisessa ja tilallisessa liikkeessä, samalla kun säilytetään mahdollisuus dialogiin ohjelman kanssa;

tutkittavien kohteiden tietokonemallinnus, niiden suhteet, ilmiöt, todelliset ja "virtuaaliset" prosessit;

laskennallisten, tiedonhakutoimintojen prosessien automatisointi, koulutuskokeilun tulosten käsittely, sekä todellisuudessa tapahtuva että "virtuaalisesti" näytöllä esitettävä mahdollisuus toistaa fragmentti tai itse koe monta kertaa, jolloin voit todeta kokeiden tuloksia, muuttaa parametrien arvoja (esim. fysikaalisia määriä) riittävästi kokeen olosuhteisiin, muotoilla kokeellinen hypoteesi, testata sitä, muuttaa tutkittavaa tilannetta kokeen tulosten perusteella, ennustaa kokeen tuloksia opiskella;

houkutella erityyppisiä aktiviteetteja, jotka on suunniteltu aiheeseen riittävän tietämyksen tason saaneiden opiskelijoiden itsenäiseen ajatteluun, väittelyyn, päättelyyn, oppimaan oppineiden ja tarvittavan tiedon hankkimiseen itsenäisesti;

koulutustoiminnan organisatorisen hallinnan prosessien automatisointi ja oppimistulosten seuranta koulutusmateriaalia: organisatoristen ja metodologisten materiaalien luominen ja jakelu, niiden lataaminen ja lähettäminen verkon kautta.

Oppimisen virtualisointia voidaan pitää objektiivisena siirtymisprosessina kokopäiväisestä etäopiskelusta virtuaaliopetukseen, joka sisältää parhaat ominaisuudet kokopäivä-, kirje-, etäopiskelu- ja muut koulutusmuodot, ja sen tulee olla sopiva nousevaan venäläiseen tietoyhteiskuntaan. Tämä prosessi, kuten koulutuksen informatisointiprosessi, on objektiivinen, luonnollinen ja useiden tekijöiden ehdollinen:

• tietoliikenne- ja tietojärjestelmien nopea kehitys avaa uusia didaktisia mahdollisuuksia itse koulutusjärjestelmän parantamiseen;
• Itse koulutusjärjestelmän sisäiset tarpeet, jotka liittyvät korkealaatuisen, edullisen, liikkuvan peruskoulutuksen tarjoamiseen laajalle väestönosalle.

Pedagogiikan tieteenä näkökulmasta voidaan ajatella, että virtuaalisen oppimisen prosessi tapahtuu pedagogisessa järjestelmässä, jonka elementtejä ovat virtuaalisen oppimisen tavoitteet, sisältö, opiskelija, opettaja ja teknologinen osajärjestelmä. Tämä on tarkoituksenmukaista, organisoitua vuorovaikutusta oppijoiden (opiskelijoiden) ja opettajien (opettajien), keskenään ja opetusvälineiden välillä, eikä se ole kriittinen heidän sijainnistaan ​​tilassa ja ajassa. Tämä koko rakenne perustuu materiaaliseen, tekniseen ja sääntelykehykseen.

Virtuaaliopetuksen sisällön muodostus, kuten perinteisessä koulutusjärjestelmässä, perustuu valittuun opetuksen sisällön organisointiteoriaan ja asiaankuuluvien periaatteiden huomioon ottamiseen.

Metodologiselle ympäristölle on ominaista aktiiviset oppimismenetelmät ja projektimenetelmä. Itse asiassa virtuaalinen oppiminen on alttiimmin sellaisille innovatiivisille menetelmille kuin aktiiviset oppimismenetelmät (aivoriihi, yrityspelit, tapaustutkimukset, projektimenetelmät jne.).

Virtuaaliopiskelija on oikeutetusti virtuaalisen päähahmo koulutusprosessi, koska hän on virtuaalisen koulutusjärjestelmän tärkein "asiakas ja asiakas". Voimme korostaa virtuaaliopiskelijan tärkeimmät erot ja edut, jotka keskittyvät seuraaviin muotoiluihin: "koulutus ilman rajoja", "koulutus läpi elämän", "koulutus halvemmalla". Toisaalta virtuaaliopiskelijalle asetetaan erityisiä vaatimuksia, kuten poikkeuksellista motivaatiota, kurinalaisuutta, kykyä käyttää tietokoneita ja viestintälaitteita jne. .

On selvää, että virtuaalisen oppimisen yhteydessä syntyy koulutuksellisia ja valiologisia ongelmia kaikin tavoin.

Virtuaalinen opettaja on yksilöllinen, joka toimii joko suoran yhteyden kautta tai epäsuorasti tietoliikennevälineiden kautta, ja lisäksi se voi hyvinkin olla "robottiopettaja" esimerkiksi CD-ROM-levyn muodossa.

Virtuaaliopettajan päätehtävänä on ohjata koulutus-, koulutus- ja kehittämisprosesseja, toisin sanoen olla pedagoginen johtaja. Virtuaalioppimisen aikana hänen tulee toimia seuraavissa rooleissa: koordinaattori, konsultti, kouluttaja jne.

Koulutusympäristöjen virtualisointi tarjoaa uusia, tutkimattomia, todennäköisesti ei konkreettisia ja tällä hetkellä tuntemattomia mahdollisuuksia koulutukseen. Virtuaalioppimisen teknologisen järjestelmän elementtien tieteellisesti järkevä käyttö ei mielestämme johda rakennemuutokseen, ei radikaaliin parannukseen, vaan pohjimmiltaan uuden koulutusjärjestelmän muodostumiseen.

1.2 Virtuaalilaboratorio opetusvälineenä

Nykyaikaisen tietotekniikan käyttö koulutuksessa ei ole enää innovaatio, vaan todellisuutta tänään koko sivistyneelle maailmalle. Tällä hetkellä ICT on tullut vahvasti koulutukseen. Niiden avulla voit muuttaa koulutusprosessin laatua, tehdä oppitunnista modernin, mielenkiintoisen ja tehokkaan.

Virtuaalimedia on väline tai väline oppimiseen luokkahuoneessa. Virtuaaliopetukseen tuodaan myös eettinen osa - tietotekniikka ei koskaan korvaa opiskelijoiden välistä yhteyttä. Se voi vain tukea heidän yhteistä uusien resurssien etsintämahdollisuutta ja soveltuu käytettäväksi erilaisissa oppimistilanteissa, joissa opiskelijat ainetta opiskellessaan osallistuvat vuoropuheluun opiskeltavasta materiaalista vertaisten ja opettajien kanssa.

Virtuaaliteknologiat ovat tapa valmistaa tietoa, mukaan lukien visuaalinen, monien eri tilanteiden ohjelmointi.

Oppituntia pidettäessä virtuaalisin keinoin noudatetaan didaktiikan perusperiaatetta - näkyvyyttä, joka varmistaa opiskelijoiden materiaalin optimaalisen oppimisen, lisää emotionaalista havaintoa ja kehittää kaikenlaista ajattelua opiskelijoissa.

Virtuaaliset oppimistyökalut ovat yksi nykyaikaisimmista luokkahuoneopetuksessa käytetyistä työkaluista.

Laboratoriotyön virtuaalinen esitys on sarja kirkkaita, mieleenpainuvia kuvia, liikettä - kaiken tämän avulla voit nähdä, mitä on vaikea kuvitella, havaita käynnissä oleva ilmiö, kokemus. Tällaisen oppitunnin avulla voit vastaanottaa tietoa useissa muodoissa kerralla, jolloin opettajalla on mahdollisuus lisätä emotionaalista vaikutusta opiskelijaan. Yksi tällaisen oppitunnin ilmeisistä eduista on lisääntynyt näkyvyys. Muistetaan kuuluisa lause K.D. Ushinsky: ”Lasten luonne vaatii selkeästi selkeyttä. Opeta lapselle viisi hänelle tuntematonta sanaa, niin hän kärsii niistä pitkään ja turhaan; Mutta yhdistä kaksikymmentä näistä sanoista kuviin - ja lapsi oppii ne lennossa. Selität lapselle hyvin yksinkertaisen idean, mutta hän ei ymmärrä sinua; selität samalle lapselle monimutkaisen kuvan, ja hän ymmärtää sinut nopeasti... Jos olet luokassa, josta on vaikea saada sanaa (eikä me etsi sellaisia ​​luokkia), aloita kuvien näyttäminen , ja luokka alkaa puhua, ja mikä tärkeintä, he puhuvat

vapaa..."

Kokeellisesti on myös todettu, että suullisesti esittäessään aineistoa opiskelija havaitsee ja pystyy käsittelemään jopa 1000 tavanomaista informaatioyksikköä minuutissa ja näköelinten yhteydessä jopa 100 000 tällaista yksikköä.

Virtuaalityökalujen käyttö luokkahuoneessa on voimakas kannustin oppimiseen. Yksi virtuaalisista työkaluista on virtuaalilaboratoriot, joilla on suuri rooli koulutusprosessissa. Ne eivät korvaa opettajan ja fysiikan oppikirjoja, vaan luovat nykyaikaisia, uusia mahdollisuuksia materiaalin hallintaan: näkyvyys lisääntyy ja mahdollisuudet oppilaitoksessa vaikeasti tai mahdottomaksi suoritettavien kokeiden demonstrointiin laajenevat.

Virtuaalilaboratorio on vuorovaikutteinen ohjelmistomoduuli, joka on suunniteltu toteuttamaan siirtymistä digitaalisten lähteiden informaatiota kuvaavasta toiminnasta instrumentaalitoiminta- ja hakutoimintoon, joka edistää kriittisen ajattelun kehittymistä, taitojen ja kykyjen kehittymistä tietolähteiden käytännön käytössä. saatuja tietoja.

Laboratoriotöiden luokitus, joka perustuu lähestymistapaan käyttää:

korkealaatuinen- ilmiö tai kokemus, joka on yleensä vaikea tai mahdoton toteuttaa oppilaitoksessa, toistetaan ruudulla käyttäjän ohjaamana;

puolikvantitatiivisia- virtuaalilaboratoriossa kokemusta simuloidaan ja yksittäisten ominaisuuksien realistinen muutos (esimerkiksi reostaatin liukukappaleen asento sähköpiirissä) aiheuttaa muutoksia asennuksen, piirin, laitteen toiminnassa;

määrällinen(parametrinen) - mallissa numeerisesti määritellyt parametrit muuttavat niistä riippuvia ominaisuuksia tai simuloivat ilmiöitä.

Hankkeessa on tarkoitus luoda kaikki kolme työtyyppiä, mutta pääpaino tulee olemaan realistisessa puolikvantitatiivisessa laboratoriotyössä, joka varmistaa niiden käytön korkean pedagogisen tehokkuuden. Ehdotetun lähestymistavan olennainen piirre on kyky harjoitella kokeellisia taitoja realistisissa puolikvantitatiivisissa malleissa. Lisäksi ne toteuttavat vaihtelua kokeiden tekemisessä ja saaduissa arvoissa, mikä lisää työpajan käytön tehokkuutta verkkotyössä tietokoneluokassa.

Suunnitellun kehityksen erityispiirteenä tulee olla virtuaalilaboratorioiden kokeiden korkea realistisuus, maailman fysiikan lakien ja kokeiden ja ilmiöiden olemuksen toistamisen tarkkuus sekä ainutlaatuisen korkea interaktiivisuus. Toisin kuin toteutetussa virtuaalilaboratoriotyössä, jossa harjoittelemattomat taidot ja kyvyt ovat todellisessa työssä olevia, realistisia puolikvantitatiivisia malleja luotaessa painotetaan kokeellisen työtaidon kehittämistä, mikä on olennaista ja tarkoituksenmukaista. Lisäksi tällaisessa työssä toteutuu kokeiden suorittamisen ja saatujen arvojen suuri vaihtelu, mikä lisää laboratoriopajan käytön tehokkuutta verkkotyön aikana tietokoneluokassa.

Puolikvantitatiivisen mallin (implisiittisellä matemaattisella pohjalla) tutkiminen on ei-triviaali tehtävä, joka sisältää monenlaisia ​​taitoja: kokeilun suunnittelua, järkevimpien hypoteesien esittämistä tai valintaa ilmiöiden, ominaisuuksien, parametrien suhteesta, johtopäätösten tekeminen kokeellisten tietojen perusteella, ongelmien muotoilu. Erityisen tärkeää ja tarkoituksenmukaista on kyky osoittaa tieteellisten mallien sovellettavuuden rajat (alue, ehdot), mukaan lukien sen tutkiminen, mitkä todellisen ilmiön aspektit tietokonemalli onnistuneesti toistavat ja mitkä ovat mallinnettavan rajojen ulkopuolella.

Virtuaalilaboratoriotyön oppituntikäyttö suhteessa todellisiin voi olla monenlaista:

• demonstraatio (ennen todellista työtä) käyttö: näytä edestä, suurelta näyttöruudulta tai multimediaprojektorin kautta todellisen työn toimintosarja; Realistiset kvalitatiiviset ja puolikvantitatiiviset mallit ovat edullisia;
• yleistävä (todellisen työn jälkeen) käyttö: frontaalinen (esittely, kysymysten selvennys, johtopäätösten muotoilu ja keskusteltujen lujittaminen) tai yksilöllinen (kokeilujen matemaattinen puoli, kaavioiden ja digitaalisten arvojen analyysi, mallin tutkiminen keinona Todellisuuden heijastamisesta ja esittämisestä; kvantitatiiviset, parametriset mallit ovat suositeltavia).
• kokeellinen (todellisen työn sijaan) käyttö: yksittäinen (pienryhmissä) tehtävien suorittaminen virtuaalilaboratoriossa ilman todellista työtä, tietokonekokeilu. Voidaan suorittaa sekä realistisilla puolikvantitatiivisilla 3D-malleilla että parametrisilla malleilla.

Odotetut tulokset virtuaalisen laboratorion toteuttamisesta virtuaalisena oppimisvälineenä:

• korkean realismin ja implisiittisen matemaattisen pohjan työpajojen luominen ja toteuttaminen, joka on opiskelijatutkimuksen kohteena, tulee olemaan yksi kriittisen ajattelun ja itsenäisyyden kehittämisen perusteista;
• käytännön harjoittelun tehokkuutta lisätään todellisen ja virtuaalisen työn optimaalisella yhdistelmällä;
• Kiinnostuksen oppimisprosessia kohtaan ennustetaan kasvavan sellaisissa opiskelijaryhmissä, jotka eivät menesty hyvin perinteisessä opetusjärjestelmässä.

1.3 Virtuaalilaboratorion kehittämisen periaatteet ja vaatimukset

Koska laboratoriotyötä tehdessään suuri osa ajasta kuluu asennuksen kanssa työskentelyn ymmärtämiseen, niin virtuaalilaboratorion lataamalla opiskelijalla on mahdollisuus valmistautua etukäteen hallitsemalla laitteet ja tutkimalla sen toimintaa eri tiloissa. Hän saa mahdollisuuden testata tietojaan käytännössä, seurata tapahtuvaa toimintaa ja analysoida tehdyn työn tulosta.

Virtuaaliharjoitustekniikan käyttö mahdollistaa todellisen laitteen käyttöliittymän täydellisen toistamisen virtuaalimallin muodossa, säilyttäen sen kaikki toiminnallisuudet. Opiskelija käynnistää tietokoneellaan virtuaalisen laboratorion, mikä säästää merkittävästi aikaa käytännön tunneilla. Lisäksi emulaattoria kehitettäessä käytetään laitemalleja, jotka toimivat samoilla periaatteilla kuin todelliset. Niiden parametreja ja toimintaperiaatetta voidaan helposti muuttaa tarkkailemalla kuinka tämä näkyy mittaustuloksissa. Virtuaalilaboratorioiden käytön seurauksena saamme opiskelijoille korkeatasoista koulutusta laboratoriotyön tekemiseen ja työskentelyyn välineillä, mikä mahdollistaa opiskelijoiden syvällisen fysikaalisten ilmiöiden tutkimisen ja suoritettavan työn visuaalisen esityksen.

"Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin on täytettävä useita vaatimuksia:

1. Järjestelmän vähimmäisvaatimukset, joiden avulla voit käyttää tuotetta missä tahansa tietokoneessa. On huomattava, että kaikilla oppilaitoksilla ei ole varaa uusimman sukupolven tietokoneisiin.
2. Yksinkertaisuus ja helppokäyttöisyys. Ohjelmistopaketti on tarkoitettu yläasteikäisille (8-9-luokille), joten on lähdettävä opiskelijoiden kehityksen yksilöllisistä psykologisista ominaisuuksista.
3. Jokaisessa virtuaalilaboratoriossa tulee olla kuvaus ja toteutusohjeet, joiden avulla opiskelijat selviävät työstä ilman suurta vaivaa.
4. Virtuaalilaboratoriot valmistuvat, kun oppimateriaalia hallitaan.
5. Työsuorituksen näkyvyys, jonka avulla voit tarkkailla tapahtuvia toimia. Muutamalla joitain järjestelmän parametreja opiskelija näkee kuinka muut muuttuvat.

• "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin yleinen rakenne.

"Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin toteuttamiseksi päätettiin käyttää neljää päälohkoa:

1. Virtuaalilaboratoriot.
2. Ohjeita.
3. Tietoja kehittäjästä.

Ensimmäinen lohko, "Virtual Lab Information", sisältää perustiedot virtuaalisten laboratorioiden eduista, periaatteista ja toivotuista tuloksista. Myös annetaan erottuvia piirteitä virtuaaliteoksia suhteessa todellisiin teoksiin.

Toinen lohko ”Virtual Laboratories” on tarkoitus jakaa useisiin alilohkoihin fysiikan osioiden mukaisesti. Tämän jaon avulla opiskelija löytää nopeasti ja helposti oikea työ ja aloita sen toteuttaminen ja säästä paljon aikaa. Yksikkö sisältää sähköpiirin kokoonpanotehtäviä sekä lämpö- ja mekaanisten ilmiöiden käsittelyä.

Kolmas lohko ”Metodologiset suositukset” on virtuaalisen laboratoriotyön kuvaus ja suorittaminen sekä lyhyet ohjeet niiden toteuttamiseen. Tässä osiossa on myös ilmoitettava ikäluokka, jolle kehitettävä ohjelmistopaketti on suunniteltu. Siten opiskelija, jolla ei tähän asti ollut aavistustakaan virtuaalilaboratorioista, voi helposti ja nopeasti aloittaa niiden suorittamisen.

2 Ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" käytännön toteutus

• Työkalujen valinta virtuaalisen laboratorion luomiseen

Virtuaalilaboratorion yleisen rakenteen, periaatteiden ja vaatimusten analyysin perusteella uskomme, että hankkeen toteuttamismallina tulisi olla yhdelle tietokoneelle sijoittuva henkilökohtainen verkkosivusto, jolle pääsee selaimella.

Web-sivustojen kehittäjät kohtasimme kysymyksen siitä, mitkä työkalut voisivat suorittaa tehtävän nopeasti ja tehokkaasti. Tällä hetkellä Web-sivustoja luovat kahden tyyppiset editorit. Nämä ovat editoreja, jotka toimivat suoraan koodi- ja visuaalisten editorien kanssa. Molemmilla tekniikoilla on hyvät ja huonot puolensa. Kun luot Web-sivustoja koodieditoreilla, kehittäjän on osattava HTML-kieli. Visuaalisen editorin työskentely on melko yksinkertaista ja muistuttaa asiakirjan luomisprosessia Microsoft Wordissa.

Katsotaanpa joitain nykyään olemassa olevia verkkoeditoreja.

Yksinkertaisin työkalu web-sivujen luomiseen on Notepad-sovellus, mutta Notepadin käyttäminen edellyttää HTML-kielen (Hypertext Markup Language) tuntemusta ja hyvää Web-sivujen rakenteen ymmärtämistä. On toivottavaa, että sinulla on ammatillinen tietämys, jonka avulla voidaan näin vaatimattomilla keinoilla luoda Web-sivustoja Active X- ja Flash-tekniikoilla.

Ne, jotka haluavat kirjoittaa HTML-koodia käsin, mutta joilla ei ole Notepadin ja vastaavien ohjelmien toimivuutta, valitsevat ohjelman nimeltä TextPad. Tämä ohjelma on itse asiassa hyvin samanlainen kuin Notepad, mutta kehittäjät ovat erityisesti tarjonneet joitain mukavuuksia HTML-koodin kirjoittamiseen (sekä Java, C, C++, Perl ja jotkut muut kielet). Tämä ilmenee siinä, että HTML-dokumenttia kirjoitettaessa kaikki tunnisteet korostetaan automaattisesti sinisellä, niiden attribuutit tummansinisellä ja attribuuttien arvot vihreällä (värejä voidaan muokata haluamallasi tavalla, aivan kuten fonttia). Tämä korostustoiminto on hyödyllinen, koska jos tunnisteen nimessä tai sen attribuutissa tapahtuu vahingossa virhe, ohjelma ilmoittaa siitä välittömästi.

Voit myös käyttää visuaalisia muokkausohjelmia verkkoresurssien luomiseen. Puhumme niin sanotuista WYSIWYG-editoreista. Nimi tulee lauseesta "Mitä näet, sitä saat" - mitä näet, sitä saat. WYSIWYG-editorien avulla voit luoda verkkosivustoja ja verkkosivuja myös käyttäjille, jotka eivät tunne hypertekstin merkintäkieltä (HTML).

Macromedia Dreamweaver on ammattimainen HTML-editori verkkosivustojen visuaaliseen luomiseen ja hallintaan vaihtelevan monimutkaisuuden ja Internet-sivut. Dreamweaver sisältää monia työkaluja ja työkaluja ammattimaisen verkkosivuston muokkaamiseen ja luomiseen: HTML, CSS, javascript, javascript-debuggeri, koodieditorit (koodinkatseluohjelma ja koodin tarkastaja), joiden avulla voit muokata javascriptiä, XML-tiedostoja ja muita Dreamweaverin tukemia tekstidokumentteja. . Roundtrip HTML -tekniikka tuo HTML-asiakirjoja ilman koodin uudelleenmuotoilua ja antaa sinun määrittää Dreamweaverin "siivoamaan" ja muotoilemaan HTML:n uudelleen kehittäjän toiveiden mukaan.

Dreamweaverin visuaaliset muokkausominaisuudet mahdollistavat myös projektin nopean luomisen tai uudelleensuunnittelun ilman koodin kirjoittamista. On mahdollista tarkastella kaikkia keskitettyjä elementtejä ja "raahaa" ne kätevästä paneelista suoraan asiakirjaan. Voit määrittää kaikki Dreamweaverin toiminnot itse käyttämällä tarvittavaa kirjallisuutta.

Virtuaalilaboratorion luomiseen käytimme FrontPage-ympäristöä. Joidenkin Internetin lähteiden mukaan jopa 50 prosenttia kaikista sivuista ja Web-sivustoista, mukaan lukien suuret projektit, luodaan Microsoft FrontPagen avulla. Ja IVY-maissa on täysin mahdollista, että tämä luku saavuttaa 80-90 prosenttia.

FrontPagen edut muihin editoreihin verrattuna ovat ilmeisiä:

• FrontPagella on vahva verkkotuki. On olemassa monia Web-sivustoja, uutisryhmiä ja konferensseja, jotka on suunnattu FrontPagen käyttäjille. FrontPagella on myös paljon maksullisia ja ilmaisia ​​laajennuksia, jotka laajentavat sen ominaisuuksia. Esimerkiksi tämän päivän parhaat grafiikkaoptimoijat, Ulead SmartSaver ja Ulead SmartSaver Pro, on sisäänrakennettu laajennuksiin paitsi Photoshopissa myös FrontPagessa. Lisäksi koko toimiala yrityksiä kehittää ja julkaisee teemoja FrontPagelle;
• FrontPagen käyttöliittymä on hyvin samanlainen kuin Microsoft Office -tuotepaketin sisältämien ohjelmien käyttöliittymä, mikä helpottaa oppimista. Lisäksi Microsoft Officen ohjelmien välillä on täydellinen integraatio, jonka avulla voit käyttää muissa FrontPagen sovelluksissa luotuja tietoja.

FrontPage-ohjelman ansiosta ammattiohjelmoijat eivät voi luoda Web-sivuja, vaan myös käyttäjät, jotka haluavat Web-sivuston henkilökohtaisiin tarkoituksiin, koska useimmat kirjoittajat uskovat, ettei tarvitse ohjelmoida HTML-koodeja ja tuntea HTML-editoreja.

HTML-koodilla Web-sivuja luovien kehittäjien pääasiallinen valitus FrontPagesta on se, että joissakin tapauksissa se kirjoittaa oletusarvoisesti ylimääräistä koodia. Pienille Web-sivustoille tämä ei ole kriittinen. Lisäksi FrontPage antaa kehittäjälle mahdollisuuden työskennellä HTML-koodin kanssa.

• "Virtual Physics Laboratory" -kuoriohjelman suunnitteluvaiheet ja rakenne

Suunnittelu on yksi tärkeimmistä ja vaikeimmista kehitysvaiheista, josta riippuu jatkotyön tehokkuus ja lopputulos.

Valtava kannustin pedagogisen suunnittelun kehityksessä oli tietotekniikan leviäminen. Koulutukseen tulon myötä opetusmenetelmät alkoivat muuttua sen teknologisoitumisen suuntaan. Koulutuksen tietotekniikka on ilmestynyt.

Pedagoginen suunnittelu on toimintaa, jonka tavoitteena on kehittää ja toteuttaa koulutusprojekteja, jotka ymmärretään muodollisiksi innovatiivisten ideoiden kokonaisuuksiksi koulutuksessa, sosiaalisessa ja pedagogisessa liikkeessä, koulutusjärjestelmissä ja instituutioissa, pedagogiset tekniikat(Bezrukova V.S.) .

Pedagogisten järjestelmien, prosessien tai tilanteiden suunnittelu on monimutkaista monivaiheista toimintaa. Se toteutetaan sarjana peräkkäisiä vaiheita, jotka tuovat tulevan toiminnan kehittämistä lähemmäksi yleisideasta tarkasti kuvattuihin erityistoimiin.

2.2.1 Ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" rakenne

Fysiikan virtuaalilaboratorio -ohjelman suunnittelu tapahtui seuraavissa vaiheissa:

• tietoisuus tarpeesta luoda tuote;
• "Virtuaalifysiikan laboratorio" -ohjelman kehittäminen;
• valvontajärjestelmän analyysi tieto- ja viestintätekniikan avulla;
• lämpö- ja mekaanisten ilmiöiden laboratorioiden valinta valmiilta pohjalta sekä laboratorion luominen sähköpiirien kokoonpanoa varten;
• lyhyt kuvaus kunkin virtuaalisen laboratorion teknisistä valmiuksista, sen tarkoituksesta, toimintasäännöistä, suoritusjärjestyksestä;
• menetelmän kehittäminen "Virtuaalifysiikan laboratorio" -ohjelman käyttämiseksi.

Tarkastettujen vaiheiden perusteella kehitettiin ”Virtual Physics Laboratory” -ohjelmistokompleksin rakenne (kuva 1).

Kuva 1 - Ohjelmistopaketin rakenne

"Virtuaalifysiikan laboratorio"

Shell-ohjelman rakenne sisältää ytimen "Virtual Physics Laboratory" -ohjelman hallintaan. Ohjauksen ydin on aloitussivu ohjelmia. Lohko on suunniteltu navigoimaan kehitetyn ohjelman läpi virtuaalisten laboratorioiden valintaa ja esittelyä varten, ja sen avulla voit siirtyä mihin tahansa muuhun lohkoon. Tarjoaa nopean pääsyn seuraaviin osioihin:

• "Tietoa virtuaalilaboratoriosta";
• "Virtuaalilaboratoriot";
• "Tietoja kehittäjästä";

Osio ”Tietoa virtuaalilaboratoriosta” sisältää teoreettisia näkökohtia, jotka auttavat ymmärtämään virtuaalisten oppimisvälineiden roolia koulutusprosessissa.

"Virtuaalilaboratoriot" -osio sisältää itse laboratoriotyön kahdella osa-alueella: lämpö- ja mekaaniset ilmiöt sekä alaosion "Sähköpiirin kokoaminen". Lämpö- ja mekaaniset ilmiöt sisältävät alkeellisimmat ja merkittävimmät laboratoriotyöt, ja sähköpiirin kokoonpano mahdollistaa piirin kokoamisen fysiikan ohjeiden ja lakien mukaisesti.

"Tietoja kehittäjästä" -osio sisältää perustiedot kirjoittajasta ja odotetut tulokset shell-ohjelman käyttöönotosta nykyaikaiseen koulutusprosessiin.

2.2.2 Virtuaalilaboratorion rakenne

Sivusto sisältää 13 sivua ja sisältää muut saatavilla olevat asiakirjat huomioon ottaen yhteensä 107 tiedostoa.

Luodun verkkosivuston sivuluettelo näkyy kuvassa 2.

Kuva 2 - Luettelo luodun verkkosivuston sivuista.

Kuvat-kansio sisältää ohjelmistopaketin kehittämisessä käytetyt kuvat (kuva 3).

Kuva 3 - Käytetyt kuvat

js-kansio sisältää joukon koodeja, jotka ovat välttämättömiä ohjelmistopaketin toiminnalle (kuva 4). Esimerkiksi data.js-tiedosto sisältää koodin, joka määrittää ikkunan, jossa on tehtäviä sähköpiirin kokoamista varten.

Kuva 4 - js-kansion osat

Kuvassa 5 on esitetty fysiikan virtuaalilaboratorion rakenne osittaisesti.

Kuva 5 - Virtuaalilaboratorion rakenne fysiikan osa-alueittain

Jokainen solmusivu tässä kaaviossa on merkitty suorakulmiolla. Näitä suorakulmioita yhdistävät viivat symboloivat sivujen keskinäistä alisteisuutta.

Alla on kuvaus virtuaalisen laboratorion päälohkoista.

"Virtual Physics Laboratory" -kuoriohjelman hallintaan tarkoitettu ydin on esitetty index.html-sivulla. Se on rakennettu niin, että käyttäjä voi siirtyä sen avulla kaikkiin muihin ohjelman lohkoihin. Toisin sanoen ohjausydin tarjoaa pääsyn tieto-apuun, pääsyn virtuaalisen laboratoriotyön suorittamiseen ja demonstrointiin, pääsyn tekijää koskeviin tietoihin ja odotettavissa oleviin kehitystuloksiin. Virtual Physics Laboratory -ohjelman ohjausytimen kehittämisessä käytettiin myös kehyksiä, taustaasetuksia ja tekstin muotoilua.

"Virtual Physics Laboratory" -kuoriohjelman tietolohkoa edustaa Info.html-sivu. Lohkon tarkoituksena on antaa lyhyttä yleistietoa virtuaalilaboratoriosta, sen roolista nykyaikaisessa koulutuksessa ja osoittaa myös tärkeimmät edut.

• Ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" kehittäminen

”Virtual Physics Laboratory” -ohjelmistopaketin kehitys alkaa verkkosivuston luomisella, jonka rakenne perustuu aiemmin käsiteltyihin lohkoihin (kuva 3). Kuvassa 6 näkyy "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin rakenne. Jokainen solmusivu tässä kaaviossa on merkitty suorakulmiolla. Näitä suorakulmioita yhdistävät viivat symboloivat sivujen keskinäistä alisteisuutta.

Kuva 6 - Ohjelmistopaketin rakenne

"Fysiikan virtuaalilaboratorio."

Ohjelmistopaketin hallinnan ydin on esitetty index.htm-sivulla. Se on suunniteltu siten, että käyttäjä voi siirtyä sen avulla kaikkiin muihin ohjelmistopaketin lohkoihin. Toisin sanoen ohjausydin tarjoaa pääsyn ohjelmaa koskeviin tietoihin, pääsyn virtuaaliseen työhön, metodologisiin suosituksiin sekä pääsyn tietoihin "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin kehittäjästä.

Virtual Physics Laboratory -ohjelmistopaketin ohjausytimen kehittämisessä käytettiin myös kehyksiä, taustaasetuksia ja tekstin muotoilua.

Sivujen välinen viestintämalli määritetään painikkeiden ja hyperlinkkien avulla. Hyperlinkkien avulla voit nopeasti navigoida halutulle sivulle ja myös järjestää yhteyden web-sivuston sivujen välille, mikä määrittää sen eheyden. Kuva 7 esittää hyperlinkkien puuta. Tämän hyperlinkkimallin haarojen paljastamisen avulla voit mallintaa visuaalisesti solmun toiminnan logiikan avaamatta itse verkkosivuja.

Kuva 7 - Solmun hyperlinkkien kaavio

• Luodun ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" esittely

2.4.1 Ohjelmistopaketin kehittäminen virtuaalisen laboratorion luomiseksi

Ohjelmistopaketin kehittäminen virtuaalisen laboratorion luomiseksi tapahtui seuraavissa vaiheissa:

• koulutusjärjestelmän virtuaalisten laboratorioiden analysointi ja tietoisuus tarpeesta luoda tuote;
• kuoriohjelman "Virtual Physics Laboratory" kehittäminen;
• virtuaalisen laboratoriosuunnitelman kehittäminen;
• lyhyt kuvaus laboratorion teknologisista valmiuksista ja niiden tarkoituksesta;
• fysiikan virtuaalisten laboratorioiden didaktisten kykyjen kuvaus;
• menetelmän kehittäminen "Virtual Physics Laboratory" -kuoriohjelman käyttöä varten.

Virtuaalilaboratorion kuoriohjelman aloitussivu on esitetty kuvassa 8. Sen avulla käyttäjä voi siirtyä mihin tahansa esitetyistä osioista.

Kuva 8 - Aloitussivu

Kyseisessä ohjelmistopaketissa on neljä navigointipainiketta:

• tiedot virtuaalilaboratoriosta;
• virtuaaliset laboratoriot;
• suuntaviivat;
• kehittäjästä.

Tietoja virtuaalilaboratoriosta.

Osio ”Tietoa virtuaalilaboratoriosta” sisältää tärkeimmät teoreettiset näkökohdat, puhuu virtuaalilaboratorion tärkeimmistä eduista, kehitystyön toteutuksen toivotuista tuloksista ja on esitetty kuvassa 9.

Kuva 9 - Tietoja virtuaalilaboratoriosta

Osio ”Tietoa virtuaalilaboratoriosta” kertoo visuaalisen fysiikan eduista eli mahdollisuudesta demonstroida fysikaalisia ilmiöitä laajemmasta näkökulmasta ja niiden kattavasta tutkimuksesta. Jokainen työ kattaa suuren määrän opetusmateriaalia, myös fysiikan eri osa-alueilta. Tämä tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia tieteidenvälisten yhteyksien lujittamiseen, teoreettisen tiedon yleistämiseen ja systematisointiin.

Vuorovaikutteista fysiikan työskentelyä tulisi suorittaa tunneilla työpajan muodossa uutta materiaalia selitettäessä tai tietyn aiheen opiskelun yhteydessä. Toinen vaihtoehto on tehdä työtä kouluajan ulkopuolella, valinnaisilla, yksilöllisillä tunneilla. Virtuaalifysiikka Tämä on uusi ainutlaatuinen suunta koulutusjärjestelmässä. Ei ole mikään salaisuus, että 90 % tiedosta tulee aivoihimme näköhermon kautta. Ja ei ole yllättävää, että ennen kuin henkilö näkee itsensä, hän ei pysty ymmärtämään selvästi tiettyjen fyysisten ilmiöiden luonnetta. Siksi oppimisprosessia on tuettava visuaalisilla materiaaleilla. Ja on yksinkertaisesti upeaa, kun et voi nähdä vain staattista kuvaa, joka kuvaa mitä tahansa fyysistä ilmiötä, vaan myös katsoa tätä ilmiötä liikkeessä.

"Virtuaalilaboratoriot" -osio sisältää kolme pääalaosaa: sähköpiirit, mekaaniset ja lämpöilmiöt, joista jokainen sisältää suoraan itse virtuaalilaboratoriot. Tämä osa on esitetty kuvassa 10.

Kuva 10 - Virtuaalilaboratoriot

Kohdassa ”Sähköpiirit” on kolme tehtävää, joiden tarkoituksena on koota sähköpiiri esitettyjen työnkuvausten mukaisesti.

Mekaaniset ja lämpöilmiöt sisältävät neljä laboratoriota, jotka kattavat suuren määrän tietoa.

2.4.2 Elementtien valinta valmiista tietokannoista virtuaalisen fysiikan laboratorion luomiseksi

Tällä hetkellä virtuaalisen fysiikan laboratorioissa on paljon valmiita elementtejä, aina yksinkertaisista vakavampiin asennuksiin. Eri lähteiden ja verkkosivustojen perusteella päätettiin käyttää materiaalia virtuaalilaboratorioiden verkkosivustolta - http://www.virtulab.net, koska siellä ei ole vain aineistoa täydellisemmin ja alkuperäisemmin esitelty, vaan myös laboratorioita. niin fysiikassa kuin muissakin aineissa. Toisin sanoen haluan huomauttaa, että tämä sivusto kattaa laajan tietämyksen ja materiaalin.

Jokainen teos sisältää suuren määrän opetusmateriaalia. Tämä tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia tieteidenvälisten yhteyksien lujittamiseen, teoreettisen tiedon yleistämiseen ja systematisointiin.

Virtuaalifysiikka on uusi ainutlaatuinen suunta koulutusjärjestelmässä. Ei ole mikään salaisuus, että 90 % tiedosta tulee aivoihimme näköhermon kautta. Ja ei ole yllättävää, että ennen kuin henkilö näkee itsensä, hän ei pysty ymmärtämään selvästi tiettyjen fyysisten ilmiöiden luonnetta. Siksi oppimisprosessia on tuettava visuaalisilla materiaaleilla. Ja on yksinkertaisesti upeaa, kun et voi nähdä vain staattista kuvaa, joka kuvaa mitä tahansa fyysistä ilmiötä, vaan myös katsoa tätä ilmiötä liikkeessä.

Joten esimerkiksi haluat selittää mekaniikkaa? Ole hyvä ja tässä on animaatioita, jotka esittävät Newtonin toista lakia, liikemäärän säilymislakia kappaleiden törmäyksessä, kappaleiden liikettä ympyrässä painovoiman ja kimmoisuuden vaikutuksesta jne.

Käytyään läpi ja analysoituaan materiaalia sivustolla www. Virtulab.net luoda shell-ohjelman, päätettiin ottaa kaksi fysiikan pääasiaa: lämpö- ja mekaaniset ilmiöt.

Virtuaalilaboratorio "Sähköpiirit" sisältää seuraavat tehtävät:

• koota piiri rinnakkaisliitännällä;
• koota piiri sarjaliitännällä;
• koota piiri laitteiden kanssa.

Virtuaalilaboratorio "Thermal Phenomena" sisältää seuraavat laboratoriotyöt:

• tutkimus Carnotin ihanteellisesta lämpömoottorista;
• määritelmä ominaislämpö sulava jää;
• nelitahtinen moottori, Otto-sykli animaatio;
• metallien molaaristen lämpökapasiteettien vertailu.

Virtuaalilaboratorio "Mekaaniset ilmiöt" sisältää seuraavat laboratoriotyöt:

• pitkän kantaman ase;
• Newtonin toisen lain tutkimus;
• liikemäärän säilymislain tutkiminen kappaleiden törmäysten aikana;

vapaan ja pakotetun värähtelyn tutkimus.

2.4.3 Virtuaalilaboratorioiden kuvaus "Mekaaniset ilmiöt" -osiossa

Laboratoriotyö nro 1 “Pitkän kantaman ase”. Virtuaalinen laboratoriotyö ”Long-Range Gun” on esitetty kuvassa 11. Kun aseen lähtötiedot on asetettu, simuloimme laukausta ja vetämällä pystysuoraa punaista viivaa kursorilla määritämme nopeuden arvon valittu lentoratapiste.

Kuva 11 - Virtuaalinen laboratorio

"Pitkän kantaman tykki"

Lähdetietoikkunassa asetetaan ammuksen lähtönopeus sekä kulma horisonttiin, jonka jälkeen voimme aloittaa ampumisen ja analysoida tulosta.

Laboratoriotyö nro 2 "Newtonin toisen lain tutkimus." Virtuaalinen laboratoriotyö ”Newtonin toisen lain tutkimus” on esitetty kuvassa 12. Tämän työn tarkoituksena on esittää Newtonin peruslaki, jonka mukaan kappaleen siihen kohdistuvan iskun seurauksena saama kiihtyvyys on suoraan verrannollinen tämän iskun voima tai resultanttivoimat ja kääntäen verrannollinen kehon massaan.

Kuva 13 - Virtuaalinen laboratorio

"Newtonin toisen lain tutkiminen"

Suorittaessamme tätä laboratoriotyötä muuttamalla parametreja (vastapainon korkeus, kuormien paino) tarkkailemme kehon saavuttaman kiihtyvyyden muutosta.

Laboratoriotyö nro 3 "Vapaan ja pakkovärähtelyn tutkimus." Virtuaalinen laboratoriotyö ”Vapaiden ja pakotettujen värähtelyjen tutkimus” on esitetty kuvassa 14. Tässä työssä tutkitaan kappaleiden värähtelyjä ulkoisten jaksoittain muuttuvien voimien vaikutuksesta.

Kuva 14 - Virtuaalinen laboratorio

"Vapaan ja pakotetun värähtelyn tutkimus"

Riippuen siitä, mitä haluamme saada, amplitudi värähtelevä järjestelmä tai amplitudi-taajuusvaste, valitsemalla yksi parametreista ja asettamalla kaikki järjestelmän parametrit, voimme aloittaa työskentelyn.

Laboratoriotyö nro 4 "Tutkimus liikemäärän säilymisen laista kappaleiden törmäysten aikana." Virtuaalinen laboratoriotyö ”Momentin säilymislain tutkimus kappaleiden törmäyksien aikana” on esitetty kuvassa 15. Liikemäärän säilymislaki täyttyy suljetuissa järjestelmissä, eli sellaisissa, jotka sisältävät kaikki vuorovaikutuksessa olevat kappaleet, joten ulkoisia voimia ei ole vaikuttaa mihin tahansa järjestelmän runkoon. Useita fyysisiä ongelmia ratkaistaessa käy kuitenkin ilmi, että vauhti voi pysyä vakiona avoimissa järjestelmissä. Totta, tässä tapauksessa liikkeen määrä säilyy vain suunnilleen.

Kuva 15 - Virtuaalinen laboratorio

"Tutkimus liikemäärän säilymisen laista kappaleiden törmäysten aikana"

Asettamalla järjestelmän alkuparametrit (luotimassa, tangon pituus, sylinterin massa) ja painamalla käynnistyspainiketta, näemme työn tulokset. Valitsemalla erilaisia ​​lähtöarvoja näemme kuinka laboratoriotyön käyttäytyminen ja tulokset muuttuvat.

2.4.4 Virtuaalilaboratorioiden kuvaus osiossa "Lämpöilmiöt"

Laboratoriotyö nro 1 "Tutkimus ihanteellisesta Carnot-lämpömoottorista." Virtuaalilaboratoriotyö ”Ideaalisen Carnot-lämpömoottorin tutkimus” on esitetty kuvassa 16.

Kuva 16 - Virtuaalinen laboratorio

"Tutkimus Carnotin ihanteellisesta lämpömoottorista"

Kun lämpökone on käynnistynyt Carnot-syklin mukaisesti, pysäytä prosessi ja ota lukemat järjestelmästä painamalla "Tauko"-painiketta. "Speed"-painikkeella muutat lämpömoottorin käyttönopeutta.

Laboratoriotyö nro 2 "Jään sulamislämpötilan määritys." Virtuaalinen laboratoriotyö "Jään sulamislämpötilan määritys" on esitetty kuvassa 17.

Kuva 17 - Virtuaalinen laboratorio

"Jään sulamislämpötilan määritys"

Jäätä voi olla kolmessa amorfisessa lajikkeessa ja 15 kiteisessä muunnelmassa. Oikealla olevan kuvan vaihekaavio näyttää, missä lämpötiloissa ja paineissa joitain näistä muutoksista esiintyy.

Laboratoriotyö nro 3 "Nelitahtimoottorin toiminta, Otto-syklin animaatio." Virtuaalinen laboratoriotyö "Nelitahtimoottorin toiminta, Otto-syklin animaatio" on esitetty kuvassa 18. Työ on vain tiedoksi.

Kuva 18 - Virtuaalinen laboratorio

"Nelitahtimoottorin toiminta, Otto-syklin animaatio"

Neljä jaksoa tai iskua, jotka mäntä käy läpi: imu, puristus, sytytys ja kaasujen poisto, antavat nimen nelitahtiselle tai Otto-moottorille.

Laboratoriotyö nro 4 "Metallien molaaristen lämpökapasiteettien vertailu." Virtuaalinen laboratoriotyö ”Metallien molaaristen lämpökapasiteettien vertailu” on esitetty kuvassa 19. Valitsemalla yksi metalleista ja aloittamalla työn, saadaan yksityiskohtainen tieto lämpökapasiteetistaan.

Kuva 19 - Virtuaalinen laboratorio

"Metallien molaaristen lämpökapasiteettien vertailu"

Työn tarkoituksena on vertailla esitettyjen metallien lämpökapasiteettia. Työn suorittamiseksi sinun tulee valita metalli, asettaa lämpötila ja kirjata lukemat.

2.4.5 "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin luomiskyvyn osoittaminen

Sähköpiirien kokoonpanolohko main.html kehitettiin erikseen eikä juurikaan eri tavalla. Katsotaanpa prosessia tarkemmin.

• Vaihe. Ensimmäinen askel oli prototyypin luominen käyttämällä http://gomockingbird.com/-verkkotyökalua, jonka avulla voit helposti luoda, esikatsella ja jakaa sovellusmalleja. Näkymä tulevasta ikkunasta on esitetty kuvassa 20.

Kuva 20 - "Sähköpiirin kokoonpano" -ikkunan prototyyppi

Päätettiin sijoittaa paneeli sähköelementeillä ikkunan vasemmalle puolelle, pääpainikkeet yläosaan (avaa, tallenna, tyhjennä, tarkista), loppuosa varataan sähköpiirin kokoamiseen. Prototyypin suunnitteluun valitsin bootstrap-pohjan - tämä on jotain yleisiä suunnittelutyylejä, esimerkkejä löytyy täältä http://getbootstrap.com/getting-started/#examples

• Vaihe. Kaavion malliksi valitsin http://raphaeljs.com/ - yhden yksinkertaisimmista kirjastoista, jonka avulla voit rakentaa kaavioita (esimerkki http://raphaeljs.com/graffle.html) (Kuva 21).

Kuva 21 - "Sähköpiirin kokoonpano" -ikkunan suunnittelu ja kaavio

Mallina sähköpiirin rakentamiseen käytettiin kirjastoa graafien rakentamiseen ja valittiin sopiva piiri, jota myöhemmin muokataan ja mukautetaan tarpeidemme mukaan.

• Vaihe. Seuraavaksi lisäsin muutaman peruselementin.

Kaaviossa geometriset muodot korvattiin kuvilla, valitussa kirjastossa voi käyttää mitä tahansa kuvia (kuva 22).

Kuva 22 - "Sähköpiirin kokoonpano" -ikkunan suunnittelu ja kaavio

Tässä vaiheessa luotiin kuvia sähköpiirin elementeistä, itse elementtien listaa laajennettiin ja sähköpiirin rakentamisikkunassa voidaan nyt kytkeä sähköelementit.

4 Vaihe. Saman bootstrapin pohjalta tein mallin ponnahdusikkunasta - sitä piti käyttää kaikkiin käyttäjän vahvistusta vaativiin toimiin (esimerkki http://getbootstrap.com/javascript/#modals) Kuva 23.

Kuva 23 - Ponnahdusikkuna

Jatkossa tähän ponnahdusikkunaan oli tarkoitus sijoittaa tehtäviä käyttäjän valinnalla.

• Vaihe. Lisäsin edellisessä vaiheessa luotuun ponnahdusikkunaan luettelon useista vaihtoehtoisista tehtävistä, joita opiskelijalle tarjotaan. Päätin valita tehtävät sen perusteella koulun opetussuunnitelma keskitaso (luokat 8-9).

Tehtäviä ovat: otsikko, kuvaus ja kuva (kuva 24).

Kuva 24 - Tehtävävaihtoehdon valitseminen

Näin ollen tässä vaiheessa saimme ponnahdusikkunan, jossa on valikoima tehtäviä; kun napsautat yhtä niistä, se aktivoituu (korostettu).

• Vaihe. Koska työtehtävissä käytettiin erilaisia ​​sähköelementtejä, niitä oli tarpeen lisätä. Lisäyksen jälkeen testataan kuinka elementtien väliset liitännät toimivat (kuva 25).

Kuva 25 - Sähköpiirielementtien lisääminen

Kaikki elementit voidaan sijoittaa piirirakennusikkunaan ja muodostaa fyysisiä yhteyksiä, joten siirrytään seuraavaan vaiheeseen.

• Vaihe. Kun tarkistat tehtävän, sinun on jotenkin ilmoitettava käyttäjälle tuloksesta.

Kuva 26 - Työkaluvinkit

Taulukossa 1 on esitetty tärkeimmät virhetyypit ketjun kokoonpanotehtäviä suoritettaessa.

Taulukko 1 - Pääasialliset virhetyypit.

• Vaihe. Tehtävän suorittamisen jälkeen tulee näkyviin "Tarkista"-painike, joka käynnistää skannauksen. Tässä vaiheessa lisättiin kuvaus elementeistä ja liitännöistä, joiden on oltava kaaviossa onnistuneen toteutuksen kannalta (Kuva 27).

Kuva 27 - Sähköpiirin tarkistus

Jos tehtävä on suoritettu onnistuneesti, vahvistuksen jälkeen näkyviin tulee valintaikkuna, joka ilmoittaa, että tehtävä on suoritettu onnistuneesti.

9 Vaihe. Tässä vaiheessa päätettiin lisätä liitoskohta, jonka avulla voimme koota monimutkaisempia piirejä rinnakkaisilla kytkennöillä (kuva 28).

Kuva 28 - Liitäntäpiste

Kun "yhteyspiste"-elementti oli lisätty onnistuneesti, tuli tarpeelliseksi lisätä työ tällä elementillä.

• Vaihe. Sähköpiirin kokoonpanotehtävän käynnistys ja tarkistus laitteilla (kuva 29).

Kuva 29 - Suorituksen tulos

2.4.6 Ohjeet luodun ohjelmistopaketin "Virtual Laboratory for Physics" käyttöön

2.4.7 "Tietoja kehittäjästä" -osion kuvaus

”Tietoja kehittäjästä” -osio sisältää perustiedot tekijästä ja ohjelmistopaketin käyttöönoton odotetuista tuloksista nykyaikaiseen koulutusprosessiin (Kuva 31).

Kuva 31 - Tietoja kehittäjästä

Tämä osio luotiin antamaan lyhyttä tietoa "Virtual Physics Laboratory" -ohjelmistopaketin kehittäjästä.

Tämä osio sisältää perustiedot tekijästä, kuvailee lyhyesti kehitystyön odotettavissa olevia tuloksia, liittää mukaan ohjelmistopaketin hyväksymistodistuksen ja ilmoittaa myös diplomiprojektin johtajan.

Johtopäätös

Esitetyssä työssä tarkasteltiin tieteellistä ja pedagogista kirjallisuutta virtuaalityökalujen käytöstä nykyaikaisessa koulutusjärjestelmässä. Tämän perusteella tunnistettiin virtuaalisen laboratorion käytön erityinen merkitys oppimisprosessissa.

Työssä tarkastellaan ICT:n käyttöä koulutusprosessissa, koulutuksen virtualisointikysymystä sekä virtuaalisen laboratoriotyön mahdollisuuksia todellisissa olosuhteissa vaikeasti tutkittavien prosessien ja ilmiöiden tutkimisessa.

Ottaen huomioon, että nykyaikaiset ohjelmistotuotteiden markkinat tarjoavat suuren määrän erilaisia ​​​​ohjelmia - kuoria, esitettiin kysymys tarpeesta luoda ohjelmistopaketti, jonka avulla voit suorittaa virtuaalisia laboratoriotöitä ilman vaikeuksia. Tietokoneen avulla opiskelija voi melko helposti ja nopeasti suorittaa tarvittavat työt ja seurata sen toteuttamisen edistymistä.

Ennen ohjelmistopaketin käyttöönoton aloittamista kehitettiin Virtual Physics Laboratoryn yleinen rakenne, joka on esitetty kuvassa 1.

Tämän jälkeen valittiin työkaluympäristö "Virtual Laboratory for Physics" -ohjelmistopaketin kehittämiseen.

Ohjelmistokompleksille on kehitetty erityinen rakenne, joka näkyy kuvassa 5.

On analysoitu tietokanta valmiista elementeistä, joita voidaan käyttää ohjelmistopaketin luomiseen.

Virtuaalifysiikkalaboratorion luomiseen on valittu FrontPages-ympäristö, jonka avulla voit helposti ja helposti luoda ja muokata HTML-sivuja.

Työn aikana syntyi ohjelmistotuote ”Virtual Laboratory for Physics”. Kehitetty laboratorio auttaa opettajia toteuttamaan koulutus- ja pedagogista prosessia. Se voi myös merkittävästi yksinkertaistaa monimutkaista laboratoriotyötä, helpottaa suoritettavan kokemuksen visuaalista esittämistä, lisätä koulutusprosessin tehokkuutta ja motivoida opiskelijoita

Ohjelmistopakettiin luotiin kolme virtuaalilaboratoriota:

1. Sähköpiirit.
2. Mekaaniset ilmiöt.
3. Lämpö-ilmiöt.

Jokaisessa työssä opiskelijat voivat testata omaa osaamistaan.

Opiskelijoiden vuorovaikutuksen varmistamiseksi ohjelmistopaketin kanssa kehitettiin metodologisia suosituksia, joiden avulla he voivat helposti ja nopeasti aloittaa virtuaalisten laboratorioiden suorittamisen.

Ohjelmistopakettia "Virtual Laboratory for Physics" testasi koulun tunneilla luokan I opettaja O.S. Rott. (hyväksymistodistus liitteenä) Ohjelmistopaketti esiteltiin myös konferenssissa ”Informaatioteknologiat koulutuksessa”.

Ohjelmistotuotetta testattiin, jonka aikana todettiin, että ohjelmistotuote täyttää asetetut tavoitteet ja tavoitteet, toimii vakaasti ja on käytännössä käyttökelpoinen.

On siis huomioitava, että virtuaalinen laboratoriotyö korvaa (kokonaan tai tietyissä vaiheissa) luonnollisen tutkimuskohteen, joka mahdollistaa taattujen kokeellisten tulosten saamisen, huomion keskittymisen tutkittavan ilmiön keskeisiin näkökohtiin ja aikaa lyhentää. kokeesta.

Töitä tehdessä on muistettava, että virtuaalimalli näyttää todelliset prosessit ja ilmiöt enemmän tai vähemmän yksinkertaistetussa, kaavamaisessa muodossa, joten selvittää, mitä mallissa todella korostetaan ja mitä jää kulissien taakse, voi olla yksi tehtävän muodot. Tämäntyyppiset työt voidaan tehdä kokonaan tietokoneversiona tai tehdä yhtenä vaiheena laajemmassa työssä, joka sisältää myös työskentelyn luonnonesineillä ja laboratoriovälineillä.

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta

1. Abdrakhmanova, A. Kh. Tietotekniikat opetukseen yleisen fysiikan kurssilla teknisessä yliopistossa / A. Kh. Abdrakhmanova - M Koulutusteknologiat ja yhteiskunta 2010. T. 13. Nro 3. s. 293-310.
2. Bayens D. Tehokas työskentely Microsoft FrontPage2000/D:n kanssa. Bayens - Pietari: Pietari, 2000. - 720 s. - ISBN 5-272-00125-7.
3. Krasilnikova, V.A. Tieto- ja viestintätekniikan käyttö koulutuksessa: oppikirja / V.A. Krasilnikova. [Sähköinen resurssi], RUN 09K121752011. - Pääsyosoite http://artlib.osu.ru/site/.
4. Krasilnikova, V.A. Tekniikka tietokoneiden opetusapuvälineiden kehittämiseen / V.A. Krasilnikov, luentokurssi "Teknologiat tietokoneiden opetusapuvälineiden kehittämiseen" Moodle-järjestelmässä - El.resource - http://moodle.osu.ru
5. Krasilnikova, V.A. Tietokoneen opetustekniikoiden muodostuminen ja kehitys / V.A. Krasilnikov, monografia. - M.: RAO IIO, 2002. - 168 s. - ISBN 5-94162-016-0.
6. Uusi pedagoginen ja tietotekniikka koulutusjärjestelmässä: oppikirja / Toim. E.S. Polat. - M.: Akatemia, 2001. - 272 s. - ISBN 5-7695-0811-6.
7. Novoseltseva O.N. Mahdollisuudet käyttää nykyaikaista multimediaa koulutusprosessissa / O.N. Novoseltseva // Pedagoginen tiede ja koulutus Venäjällä ja ulkomailla. - Taganrog: GOU NPO PU, 2006. - Nro 2.
8. Uvarov A. Yu. Uusi tietotekniikka ja koulutusuudistus / A.Yu. Uvarov // Tietojenkäsittelytiede ja koulutus. - M.: 1994. - Nro 3.
9. Shutilov F.V. Nykyaikainen tietotekniikka koulutuksessa. Tieteellinen työ / F.V. Shutilov // Opettaja 2000. - 2000. - Nro 3.
10. Yakushina E.V. Uusi tietoympäristö ja interaktiivinen oppiminen / E.V. Yakushina // Lyseo- ja lukiokoulutus. - 2000. - Nro 2.
11. E.S. Polat Uusi pedagoginen ja tietotekniikka koulutusjärjestelmässä, M., 2000
12. S.V. Simonovich, Tietojenkäsittelytiede: Peruskurssi, Pietari, 2001.
13. Bezrukova, V.S. Pedagogiikka. Projektiivinen pedagogiikka: oppikirja teollisille pedagogisille korkeakouluille sekä tekniikan ja pedagogisten erikoisalojen opiskelijoille / V.S. Bezrukova - Jekaterinburg: Yrityskirja, 1999.
14. Fysiikka animaatiossa. [Sähköinen resurssi]. - URL: http://physics.nad.ru.
15. Venäläisen yrityksen "NT-MDT" verkkosivusto nanoteknologian laitteiden tuotantoa varten. [Sähköinen resurssi]. - URL-osoite: http://www.ntmdt.ru/spm-principles.
16. Lämpö- ja mekaanisten ilmiöiden salamamallit. [Sähköinen resurssi]. - URL: http://www.virtulab.net.
17. Yasinsky, V.B. Kokemus sähköisten oppimisresurssien luomisesta // "Nykyaikaisen tieto- ja viestintätekniikan käyttö pedagogiikassa." Karaganda, 2008. s. 16-37.
18. Poika, T.E. Multimediakoulutusohjelma fysiikan käytännön tunneille // “Fysiikka järjestelmässä opettajan koulutus" M.: /I.E. Sleep Multimedia koulutusohjelma käytännön fysiikan oppitunteihin. VVIA im. prof. EI. Zhukovsky, 2008. s. 307-308.
19. Nuzhdin, V.N., Kadamtseva, G.G., Panteleev, E.R., Tikhonov, A.I. Koulutuksen laadunhallinnan strategia ja taktiikka - Ivanovo: 2003./ V.N. Nuzhdin, G.G. Kadamtseva, E.R. Pantelejev, A.I. Tikhonov. Koulutuksen laadunhallinnan strategia ja taktiikka.
20. Starodubtsev, V. A., Fedorov, A. F. Virtuaalilaboratoriotyön ja tietokonetyöpajojen innovatiivinen rooli // All-Russian Conference "EOIS-2003"./V.A. Starodubtsev, A.F. Fedorov, Virtuaalilaboratoriotyön ja tietokonepajojen innovatiivinen rooli.
21. Kopysov, S.P., Rychkov V.N. Ohjelmistoympäristö elementtimenetelmän laskentamallien rakentamiseen rinnakkaiseen hajautettuun laskemiseen / S.P. Kopysov, V.N. Rychkov Tietotekniikka. - 2008. - nro 3. - s. 75-82.
22. Kartasheva, E. L., Bagdasarov, G. A. Laskennallisten kokeiden tietojen visualisointi virtuaalisten laboratorioiden 3D-mallinnuksen alalla / E.L. Kartasheva, G.A. Bagdasarov, Tieteellinen visualisointi. – 2010.
23. Medinov, O. Dreamweaver / O. Medinov - Pietari: Pietari, 2009.
24. Midhra, M. Dreamweaver MX / M. Midhra - M.: AST, 2005. - 398c. - ISBN 5-17-028901-4.
25. Bayens D. Tehokas työskentely Microsoft FrontPage2000/D:n kanssa. Bayens St. Petersburg: Peter, 2000. - 720 s. - ISBN 5-272-00125-7.
26. Matthews, M., Cronan D., Pulsen E. Microsoft Office: FrontPage2003 / M. Matthews, D. Cronan, E. Pulsen - M.: NT Press, 2006. - 288 s. - ISBN 5-477-00206-9.
27. Plotkin, D. FrontPage2002 / D. Plotkin - M.: AST, 2006. - 558 s. - ISBN 5-17-027191-3.
28. Morev, I. A. Koulutustietotekniikat. Osa 2. Pedagogiset mittaukset: oppikirja. / I. A. Morev - Vladivostok: Dalnevost Publishing House. Yliopisto, 2004. - 174 s.
29. Demin I.S. Tietotekniikan käyttö koulutus- ja tutkimustoiminnassa / I.S. Demin // Koulutekniikat. - 2001. Nro 5.
30. Kodzhaspirova G.M. Tekniset keinot koulutusta ja niiden käyttömenetelmiä. Opetusohjelma/ G.M. Kodzhaspirova, K.V. Petrov. - M.: Akatemia, 2001.
31. Kupriyanov M. Uusien koulutustekniikoiden didaktiset työkalut / M. Kupriyanov // Korkeakoulutus Venäjällä. - 2001. - Nro 3.
32. B.S. Berenfeld, K.L. Butyagina, Uuden sukupolven innovatiiviset koulutustuotteet ICT-työkaluilla, Educational Issues, 3-2005.
33. ICT aihealueella. Osa V. Fysiikka: Metodologiset suositukset: Toim. V.E. Fradkina. - Pietari, valtion ammatillisen täydennyskoulutuksen oppilaitos TsPKS St. Petersburg "Koulutuksen ja tietotekniikan laadun arvioinnin aluekeskus", 2010.
34. V.I. Elkin "Alkuperäiset fysiikan tunnit ja opetusmenetelmät" "Fysiikka koulussa", nro 24/2001.
35. Randall N., Jones D. Microsoft FrontPagen erikoisversion käyttäminen / N. Randall, D. Jones - M.: Williams, 2002. - 848 s. - ISBN 5-8459-0257-6.
36. Talyzina, N.F. Pedagoginen psykologia: oppikirja. apu opiskelijoille keskim. ped. oppikirja laitokset / N.F. Talyzina - M.: Publishing Center "Akatemia", 1998. - 288 s. - ISBN 5-7695-0183-9.
37. Thorndike E. Psykologiaan perustuvan oppimisen periaatteet / E. Thorndike. - 2. painos - M.: 1929.
38. Hester N. FrontPage2002 Windows/N. Hester - M.: DMK Press, 2002. - 448 s. - ISBN 5-94074-117-7.

Ladata: Sinulla ei ole pääsyä ladata tiedostoja palvelimeltamme.

Globaalikasvatus ja tieteellinen prosessi muuttuvat niin selvästi viime vuodet, mutta jostain syystä he eivät puhu enemmän läpimurtoinnovaatioista ja niiden avaamista mahdollisuuksista, vaan paikallisista tenttiskandaaleista. Samaan aikaan koulutusprosessin ydin heijastuu kauniisti Englannin sananlasku"Voit johtaa hevosen veteen, mutta et voi saada häntä juomaan."

Nykyaikainen koulutus elää pohjimmiltaan kaksoiselämää. Hänen virallisessa elämässään on ohjelma, määräykset, tentit, "järjetön ja armoton" taistelu koulukurssin oppiaineiden koostumuksesta, virka-aseman vektorista ja koulutuksen laadusta. Ja hänen oikea elämä Pääsääntöisesti kaikki nykyajan koulutuksen muodostava on keskittynyt: digitalisaatio, verkko-oppiminen, mobiilioppiminen, koulutus Courseran kautta, UoPeople ja muut verkkolaitokset, webinaarit, virtuaalilaboratoriot jne. Kaikesta tästä ei ole vielä tullut osa yleisesti hyväksyttyä globaalia koulutusta paradigma, mutta paikallisesti koulutuksen ja tutkimustyön digitalisointi on jo käynnissä.

MOOC-koulutus (Massive Open Online Courses, massaluennot avoimista lähteistä) soveltuu erinomaisesti ideoiden, kaavojen ja muun teoreettisen tiedon siirtämiseen tunneilla ja luennoilla. Mutta monien tieteenalojen täydelliseen hallitsemiseen tarvitaan myös käytännön koulutusta - digitaalinen oppiminen "tunti" tämän evolutionaarisen tarpeen ja loi uuden "elämän muodon" - virtuaalilaboratoriot, omat koulu- ja yliopistokoulutukseen.

Tunnettu ongelma eLearningissä: enimmäkseen opetetaan teoreettisia aineita. Ehkä seuraava vaihe verkkokoulutuksen kehittämisessä on käytännön alueiden kattaminen. Ja tämä tapahtuu kahteen suuntaan: ensimmäinen on sopimusperusteinen käytännön delegointi fyysisesti olemassa oleville yliopistoille (esimerkiksi lääketieteen tapauksessa), ja toinen on virtuaalisten laboratorioiden kehittäminen eri kielillä.

Miksi tarvitsemme virtuaalilaboratorioita tai virtuaalilaboratorioita?

• Valmistautua todelliseen laboratoriotyöhön.
• Koululuokille, jos sopivia olosuhteita, materiaaleja, reagensseja ja laitteita ei ole saatavilla.
• Etäopetukseen.
• varten Itsenäinen opiskelu oppia aikuisina tai yhdessä lasten kanssa, koska monet aikuiset syystä tai toisesta tuntevat tarvetta "muistaa" se, mitä ei koskaan opittu tai ymmärretty koulussa.
• Tieteelliseen työhön.
• varten korkeampi koulutus tärkeällä käytännön osalla.

Virtuaalilaboratorioiden tyypit. Virtuaalilaboratoriot voivat olla kaksiulotteisia tai kolmiulotteisia; yksinkertaisin peruskoululaisille ja monimutkainen, käytännöllinen ylä- ja lukiolaisille, opiskelijoille ja opettajille. Heidän omia virtuallabojaan kehitetään eri tieteenaloille. Useimmiten nämä ovat fysiikkaa ja kemiaa, mutta on myös varsin omaperäisiä, esimerkiksi ekologeille tarkoitettu virtuallab.

Erityisen vakavissa yliopistoissa on omat virtuaalilaboratorionsa, esimerkiksi akateemikko S.P. Korolevin mukaan nimetty Samaran osavaltion ilmailuyliopisto ja Berliinin Max Planckin tiedehistorian instituutti (MPIWG). Muistakaamme, että Max Planck on saksalainen teoreettinen fyysikko, kvanttifysiikan perustaja. Instituutin virtuaalilaboratoriolla on jopa virallinen verkkosivusto. Voit katsoa esityksen tästä linkistä Virtuaalilaboratorio: Kokeiluhistorian tutkimuksen työkalut. Verkkolaboratorio on alusta, jossa historioitsijat julkaisevat ja keskustelevat tutkimuksistaan ​​kokeellisista aiheista eri tieteenaloilla (fysiikasta lääketieteeseen), taiteeseen, arkkitehtuuriin, mediaan ja teknologiaan. Se sisältää myös kuvituksia ja tekstejä useita näkökulmia kokeellinen toiminta: työkalut, kokeiden edistyminen, elokuvat, tutkijoiden valokuvat jne. Opiskelijat voivat luoda oman tilin tähän virtuaalilaboratorioon ja lisätä tieteellisiä teoksia keskusteluun.

Max Planckin tiedehistorian instituutin virtuaalilaboratorio

Virtulab-portaali

Valitettavasti venäjänkielisten virtuallabojen valikoima on vielä pieni, mutta se on ajan kysymys. eLearningin leviäminen oppilaiden ja opiskelijoiden keskuudessa, digitalisaation massiivinen tunkeutuminen oppilaitoksiin luo tavalla tai toisella kysyntää, ja sitten ne alkavat massiivisesti kehittää kauniita moderneja virtuaalilaboratorioita eri tieteenaloilla. Onneksi virtuaalisille laboratorioille on jo olemassa melko kehittynyt erikoistunut portaali - Virtulab.Net. Se tarjoaa varsin mukavia ratkaisuja ja kattaa neljä tieteenalaa: fysiikan, kemian, biologian ja ekologian.

Virtuaalilaboratorio 3D fysiikan Virtulab .Net

Virtuaalinen suunnittelukäytäntö

Virtulab.Net ei vielä listaa suunnittelua erikoisaloihinsa, mutta kertoo, että siellä isännöidyistä fysiikan virtuaalilaboratorioista voi olla hyötyä myös tekniikan etäkoulutuksessa. Loppujen lopuksi esimerkiksi rakentamaan matemaattisia malleja tarvitaan syvällistä ymmärrystä mallintavien esineiden fysikaalisesta luonteesta. Yleisesti ottaen virtuaalilaboratorioiden suunnittelussa on valtava potentiaali. Insinöörikoulutus on suurelta osin käytäntölähtöistä, mutta tällaisia ​​virtuaalilaboratorioita käytetään yliopistoissa edelleen harvoin, koska tekniikan alan digitaalisen koulutuksen markkinat ovat alikehittyneet.

CADIS-järjestelmän (SSAU) ongelmalähtöiset koulutuskompleksit. Teknisten asiantuntijoiden koulutuksen vahvistamiseksi Korolevin mukaan nimetty Samara Aerospace University on kehittänyt oman. SSAU:n uusien tietoteknologioiden keskus (CNIT) on luonut "CADIS-järjestelmän ongelmalähtöisiä koulutuskokonaisuuksia". Lyhenne CADIS tarkoittaa "automaattisten opetustyökalujen kompleksien järjestelmää". Nämä ovat erikoisluokkahuoneita, joissa järjestetään virtuaalilaboratoriotyöpajoja materiaalien lujuudesta, rakennemekaniikasta, optimointimenetelmistä ja geometrisesta mallintamisesta, lentokoneiden suunnittelusta, materiaalitieteen ja lämpökäsittelyn sekä muista teknisistä tieteenaloista. Osa näistä työpajoista on vapaasti saatavilla SSAU:n tieteellisen tutkimuskeskuksen palvelimella. Virtuaaliluokkahuoneissa on teknisten kohteiden kuvauksia valokuvin, kaavioin, linkkein, piirroksineen, videoineen, äänineen ja suurennuslasilla varustettuja flash-animaatioita virtuaaliyksikön pienten yksityiskohtien tutkimiseen. Mahdollisuus myös itsevalvontaan ja -koulutukseen. CADIS-virtuaalijärjestelmäkompleksit ovat seuraavat:

• Palkki - kompleksi palkkien kaavioiden analysoimiseen ja rakentamiseen materiaalien lujuuden aikana (koneenrakennus, rakentaminen).
• Rakenne - joukko menetelmiä mekaanisten rakenteiden tehopiirien suunnitteluun (konetekniikka, rakentaminen).
• Optimointi - matemaattisten optimointimenetelmien kompleksi (konetekniikan, rakentamisen CAD-kurssit).
• Spline on geometrisen mallinnuksen (CAD-kurssit) interpolointi- ja approksimaatiomenetelmien kompleksi.
• I-palkki - kompleksi ohutseinäisten rakenteiden (koneenrakennus, rakentaminen) voimatyökuvioiden tutkimiseen.

• Kemisti - joukko kemian komplekseja (for lukio, erikoislyseot, yliopistojen valmistelevat kurssit).
• Orgaaninen - orgaanisen kemian kompleksit (yliopistoille).
• Polymeeri - komplekseja suurimolekyylisten yhdisteiden kemiasta (yliopistoille).
• Constructor of Molecules - simulaattoriohjelma "Molekyylien rakentaja".
• Matematiikka - perusmatematiikan kompleksi (yliopiston hakijoille).
• Liikunta on kokonaisuus, joka tukee liikuntakasvatuksen teoreettisia kursseja.
• Metallurgist - metallurgian ja lämpökäsittelyn kompleksi (yliopistoille ja teknisille kouluille).
• Zubrol - mekanismien ja koneenosien teoriakompleksi (yliopistoille ja teknisille oppilaitoksille).

Virtuaaliset instrumentit osoitteessa Zapisnyh.Narod.Ru. Zapisnyh.Narod.Ru-sivusto on erittäin hyödyllinen insinöörikoulutuksessa, josta voit ladata virtuaalisia instrumentteja äänikortille ilmaiseksi, mikä avaa laajat mahdollisuudet laitteiden luomiseen. Ne kiinnostavat varmasti opettajia ja ovat hyödyllisiä luennoilla, tieteellisessä työssä ja laboratoriotyöpajoissa luonnon ja tekniikan aloilla. Sivustolle lähetettyjen virtuaalisten instrumenttien valikoima on vaikuttava:

• yhdistetty matalataajuinen generaattori;
• kaksivaiheinen matalataajuinen generaattori;
• oskilloskooppi tallennin;
• oskilloskooppi;
• taajuus mittari;
• AC karakterografi;
• teknografi;
• sähkö mittari;
• R-, C-, L-mittari;
• kodin elektrokardiografi;
• kapasitanssi ja ESR-estimaattori;
• kromatografiset järjestelmät KhromProtsessor-7-7M-8;
• laite kvartsikellojen vikojen tarkistamiseen ja diagnosointiin jne.

Yksi virtuaalisista suunnitteluvälineistä sivustolta Zapisnyh.Narod.Ru

Fysiikan virtuaalilaboratoriot

Ekologinen virtuallab Virtulab .Netissä. Portaalin ympäristölaboratorio käsittelee sekä yleisiä maapallon kehityksen kysymyksiä että yksittäisiä lakeja.

Visuaalinen fysiikka tarjoaa opettajalle mahdollisuuden löytää mielenkiintoisimmat ja tehokkaimmat opetusmenetelmät, jolloin tunnit ovat mielenkiintoisia ja intensiivisempiä.

Visuaalisen fysiikan tärkein etu on kyky osoittaa fysikaalisia ilmiöitä laajemmasta näkökulmasta ja tutkia niitä kattavasti. Jokainen työ kattaa suuren määrän oppimateriaalia, myös fysiikan eri aloilta. Tämä tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia tieteidenvälisten yhteyksien lujittamiseen, teoreettisen tiedon yleistämiseen ja systematisointiin.

Vuorovaikutteista fysiikan työskentelyä tulisi suorittaa tunneilla työpajan muodossa uutta materiaalia selitettäessä tai tietyn aiheen opiskelun yhteydessä. Toinen vaihtoehto on tehdä työtä kouluajan ulkopuolella, valinnaisilla, yksilöllisillä tunneilla.

Virtuaalifysiikka(tai fysiikka verkossa) on uusi ainutlaatuinen suunta koulutusjärjestelmässä. Ei ole mikään salaisuus, että 90 % tiedosta tulee aivoihimme näköhermon kautta. Ja ei ole yllättävää, että ennen kuin henkilö näkee itsensä, hän ei pysty ymmärtämään selvästi tiettyjen fyysisten ilmiöiden luonnetta. Siksi oppimisprosessia on tuettava visuaalisilla materiaaleilla. Ja on yksinkertaisesti upeaa, kun et voi nähdä vain staattista kuvaa, joka kuvaa mitä tahansa fyysistä ilmiötä, vaan myös katsoa tätä ilmiötä liikkeessä. Tämän resurssin avulla opettajat voivat helposti ja rennosti osoittaa selkeästi fysiikan peruslakien toiminnan lisäksi myös fysiikan online-laboratoriotöitä useimmissa yleissivistävän opetussuunnitelman osissa. Joten esimerkiksi kuinka voit selittää sanoin pn-liitoksen toimintaperiaatteen? Vain näyttämällä animaation tästä prosessista lapselle kaikki tulee välittömästi selväksi hänelle. Tai voit näyttää selkeästi elektroninsiirtoprosessin, kun lasi hankaa silkkiä, ja sen jälkeen lapsella on vähemmän kysymyksiä tämän ilmiön luonteesta. Lisäksi visuaaliset apuvälineet kattavat lähes kaikki fysiikan osa-alueet. Haluatko esimerkiksi selittää mekaniikkaa? Ole hyvä ja tässä on animaatioita, jotka esittävät Newtonin toista lakia, liikemäärän säilymislakia kappaleiden törmäyksessä, kappaleiden liikettä ympyrässä painovoiman ja kimmoisuuden vaikutuksesta jne. Jos haluat opiskella optiikan osaa, mikään ei voisi olla helpompaa! Kokeet valon aallonpituuden mittaamisesta diffraktiohilan avulla, jatkuvien ja viivaemissiospektrien havainnointi, valon interferenssin ja diffraktion havainnointi ja monet muut kokeet ovat selkeästi esillä. Entä sähkö? Ja tälle osalle annetaan melko vähän visuaalisia apuvälineitä, esimerkiksi siellä on kokeita Ohmin lain tutkimiseksi täydelliseen piiriin, sekajohtimien kytkentätutkimukseen, sähkömagneettiseen induktioon jne.

Siten oppimisprosessi "pakollisesta tehtävästä", johon olemme kaikki tottuneet, muuttuu peliksi. Lapsen on mielenkiintoista ja hauskaa katsella fyysisten ilmiöiden animaatioita, ja tämä ei vain yksinkertaista, vaan myös nopeuttaa oppimisprosessia. Lapselle voi olla mahdollista antaa jopa enemmän tietoa kuin mitä hän voisi saada tavanomaisessa koulutuksessa. Lisäksi monet animaatiot voivat korvata tietyt kokonaan laboratoriovälineet, joten se on ihanteellinen moniin maaseutukouluihin, joissa ei valitettavasti aina ole edes ruskeaa elektrometria saatavilla. Mitä voin sanoa, monet laitteet eivät ole edes tavallisissa kouluissa suurkaupungit. Ehkä ottamalla tällaiset visuaaliset apuvälineet oppivelvollisuusohjelmaan, saamme koulusta valmistumisen jälkeen fysiikasta kiinnostuneita ihmisiä, joista tulee lopulta nuoria tiedemiehiä, joista osa pystyy tekemään suuria löytöjä! Tällä tavalla suurten kotimaisten tiedemiesten tieteellinen aikakausi elvytetään ja maamme luo jälleen, kuten neuvostoaikana, ainutlaatuisia tekniikoita, jotka ovat aikaansa edellä. Siksi mielestäni on välttämätöntä popularisoida tällaisia ​​​​resursseja mahdollisimman paljon, tiedottaa niistä paitsi opettajille, myös koululaisille itselleen, koska monet heistä ovat kiinnostuneita opiskelusta. fyysisiä ilmiöitä ei vain oppitunneilla koulussa, vaan myös kotona vapaa-ajallaan, ja tämä sivusto antaa heille sellaisen mahdollisuuden! Fysiikka verkossa se on mielenkiintoinen, opettavainen, visuaalinen ja helposti saatavilla!