Educația mondială și procesul științific s-au schimbat atât de clar în ultimii ani, dar din anumite motive vorbesc mai mult nu despre inovații inovatoare și oportunitățile pe care le deschid, ci despre scandaluri locale de examene. Între timp, esența procesului educațional reflectă frumos proverb englezesc„Poți duce un cal la apă, dar nu-l poți face să bea”.

Educația modernă, în esență, duce o viață dublă. În viața sa oficială există un program, prescripții, examinări, o luptă „fără sens și fără milă” pentru alcătuirea subiectelor în curs şcolar, vector al funcției oficiale și al calității educației. Și în a lui viata reala, de regulă, tot ceea ce este educația modernă este concentrat: digitalizare, eLearning, Mobile Learning, învățarea prin Coursera, UoPeople și alte instituții online, webinarii, laboratoare virtuale etc. Toate acestea nu au devenit încă parte din educația globală general acceptată. paradigmă, ci local digitalizarea educaţiei şi muncă de cercetare se întâmplă deja.

Învățarea MOOC (cursuri online masive deschise, prelegeri în masă din surse deschise) este excelentă pentru transferul de idei, formule și alte cunoștințe teoretice în lecții și prelegeri. Dar pentru completitudinea dezvoltării multor discipline sunt necesare și exerciții practice - învățarea digitală a „simțit” această nevoie evolutivă și a creat o nouă „formă de viață” - laboratoare virtuale, proprii pentru învățământul școlar și universitar.

O problemă cunoscută cu eLearning este că predă în mare parte subiecte teoretice. Poate că următoarea etapă în dezvoltarea educației online va fi acoperirea domeniilor practice. Și asta se va întâmpla în două direcții: prima este delegarea contractuală a practicii către universitățile existente fizic (în cazul medicinei, de exemplu), iar a doua este dezvoltarea laboratoarelor virtuale în diferite limbi.

De ce avem nevoie de laboratoare virtuale sau de laboratoare virtuale?

• Să se pregătească pentru munca reală de laborator.
• Pentru activitățile școlare, dacă nu există condiții adecvate, materiale, reactivi și echipamente.
• Pentru învățământ la distanță.
• Pentru auto-studiu discipline la vârsta adultă sau împreună cu copiii, deoarece mulți adulți, dintr-un motiv sau altul, simt nevoia să-și „amintească” ceea ce nu a fost niciodată învățat sau înțeles la școală.
• Pentru munca stiintifica.
• Pentru învăţământul superior cu o componentă practică importantă.

Varietăți de virtuallab-uri. Laboratoarele virtuale pot fi 2D sau 3D; simplu pentru elevii mai tineri și complex, practic pentru elevii de gimnaziu și liceu, elevi și profesori. Virtuallaburile lor sunt concepute pentru diferite discipline. Cel mai adesea este fizică și chimie, dar există și unele destul de originale, de exemplu, un virtuallab pentru ecologisti.

Universitățile deosebit de serioase au propriile laboratoare virtuale, de exemplu, Universitatea Aerospațială de Stat din Samara, numită după Academicianul S.P. Korolev și Institutul Max Planck pentru Istoria Științei din Berlin (Institutul Max Planck pentru Istoria Științei, MPIWG). Amintiți-vă că Max Planck este un fizician teoretician german, fondatorul fizică cuantică. Laboratorul virtual al institutului are chiar și un site oficial. Puteți urmări prezentarea la acest link. Laboratorul virtual: instrumente pentru cercetarea istoriei experimentalizării. Laboratorul online este o platformă în care istoricii își publică și discută cercetările lor pe tema experimentării în diverse domenii ale științei (de la fizică la medicină), artă, arhitectură, mass-media și tehnologie. De asemenea, conține ilustrații și texte despre diverse aspecte ale experimentării: instrumente, experimente, filme, fotografii ale oamenilor de știință etc. Studenții își pot crea propriul cont în acest virtuallab și pot adăuga lucrări științifice pentru discuție.

Laboratorul virtual al Institutului Max Planck pentru Istoria Științei

Portalul Virtulab

Alegerea virtulab-urilor vorbitoare de limbă rusă, din păcate, este încă mică, dar este o chestiune de timp. Răspândirea eLearning-ului în rândul elevilor și studenților, pătrunderea masivă a digitalizării în instituțiile de învățământ vor crea cumva cerere, iar apoi vor începe să dezvolte masiv laboratoare virtuale moderne frumoase în diferite discipline. Din fericire, există deja un portal specializat destul de dezvoltat dedicat laboratoarelor virtuale - Virtulab.Net. Oferă soluții destul de frumoase și acoperă patru discipline: fizică, chimie, biologie și ecologie.

Laborator virtual 3D în fizică Virtulab .Net

Practică de inginerie virtuală

Virtulab.Net nu listează încă inginerie ca una dintre specializările sale, dar raportează că virtuallaburile de fizică găzduite acolo pot fi utile și în învățământul ingineresc la distanță. La urma urmei, de exemplu, pentru a construi modele matematice este necesară o înțelegere profundă a naturii fizice a obiectelor de simulare. În general, virtuallaburile de inginerie au un potențial uriaș. Educația inginerească este în mare măsură orientată spre practică, dar universitățile folosesc rar astfel de laboratoare virtuale din cauza faptului că piața educației digitale în domeniul ingineriei este subdezvoltată.

Complexe educaționale orientate către probleme ale sistemului CADIS (SSAU). Universitatea Aerospațială Samara, numită după Korolev, și-a dezvoltat propriul virtuallab de inginerie pentru a consolida pregătirea specialiștilor tehnici. Centrul de Noi Tehnologii Informaționale (CNIT) al SSAU a creat „Complexe educaționale orientate către probleme ale sistemului CADIS”. Abrevierea CADIS înseamnă „System of Complexes of Automated Didactic Tools”. Acestea sunt săli de clasă speciale în care se desfășoară ateliere de laborator virtuale privind rezistența materialelor, mecanică structurală, metode de optimizare și modelare geometrică, proiectare aeronave, știința materialelor și tratament termic și alte discipline tehnice. Unele dintre aceste ateliere sunt disponibile gratuit pe serverul SSAU. Sălile de clasă virtuale conțin descrieri ale obiectelor tehnice cu fotografii, diagrame, link-uri, desene, animații video, audio și flash cu lupă pentru a vizualiza micile detalii ale unității virtuale. Există, de asemenea, posibilitatea de autocontrol și antrenament. Iată care sunt complexele sistemului virtual CADIS:

• Grinda - un complex pentru analiza și construcția diagramelor de grinzi în cursul rezistenței materialelor (inginerie, construcție).
• Structură - un set de metode de proiectare a circuitelor de putere ale structurilor mecanice (inginerie, construcție).
• Optimizare - un complex pe metode de optimizare matematică (cursuri CAD în inginerie mecanică, construcții).
• Spline - un complex de metode de interpolare și aproximare în modelarea geometrică (cursuri CAD).
• I-beam - un complex pentru studierea modelelor de lucru cu puterea structurilor cu pereți subțiri (inginerie, construcții).

• Chimist - un set de complexe în chimie (pentru școli medii, licee de specialitate, cursuri pregătitoare pentru universități).
• Organic - complexe conform Chimie organica(pentru universități).
• Polimer - complexe în chimia compușilor macromoleculari (pentru universități).
• Molecule Constructor - Programul de simulare „Molecule Constructor”.
• Matematică - un complex de matematică elementară (pentru candidații la universitate).
• Educația fizică este un complex de susținere a cursurilor teoretice de educație fizică.
• Metalurgist - un complex pentru știința metalelor și tratament termic (pentru universități și școli tehnice).
• Zubrol - un complex pe teoria mecanismelor și a pieselor de mașini (pentru universități și școli tehnice).

Instrumente virtuale pe Zapisnyh.Narod.Ru. Site-ul Zapisnyh.Narod.Ru va fi foarte util în educația inginerească, de unde puteți descărca gratuit instrumente virtuale pe o placă de sunet, care deschid oportunități largi pentru crearea tehnologiei. Cu siguranță vor interesa profesorii și vor fi utile în prelegeri, în lucrări științifice și în ateliere de laborator în discipline naturale și tehnice. Gama de instrumente virtuale postate pe site este impresionantă:

• generator combinat LF;
• generator LF bifazat;
• înregistrator cu osciloscop;
• osciloscop;
• frecvențămetru;
• Caracterograf AF;
• tehnograf;
• metru electric;
• metru R, C, L;
• electrocardiograf acasă;
• estimator de capacitate și ESR;
• sisteme cromatografice KhromProtsessor-7-7M-8;
• un dispozitiv pentru verificarea și diagnosticarea defecțiunilor ceasurilor cu quartz etc.

Unul dintre dispozitivele virtuale de inginerie de pe site-ul Zapisnyh.Narod.Ru

Laboratoare virtuale de fizică

Virtulab ecologic pe Virtulab .Net. Laboratorul de mediu al portalului abordează atât problemele generale ale dezvoltării Pământului, cât și legile individuale.

Fizică vizuală oferă profesorului posibilitatea de a găsi cele mai interesante și metode eficienteînvăţare, făcând lecţiile interesante şi mai intense.

Principalul avantaj al fizicii vizuale este posibilitatea de a demonstra fenomenele fizice dintr-o perspectivă mai largă și studiul lor cuprinzător. Fiecare lucrare acoperă un volum mare material educativ, inclusiv din diferite ramuri ale fizicii. Aceasta oferă oportunități ample pentru consolidarea conexiunilor interdisciplinare, pentru generalizarea și sistematizarea cunoștințelor teoretice.

Lucrarea interactivă în fizică ar trebui să se desfășoare în clasă sub forma unui atelier atunci când se explică material nou sau se finalizează studiul unui anumit subiect. O altă variantă este să prestați munca în afara orelor de școală, în lecții opționale, individuale.

fizica virtuala(sau fizica online) este o nouă direcție unică în sistemul de învățământ. Nu este un secret pentru nimeni că 90% din informații ajung la creier prin nervul optic. Și nu este surprinzător că până când o persoană însuși nu va vedea, nu va putea înțelege clar natura anumitor fenomene fizice. Prin urmare, procesul de învățare trebuie susținut de materiale vizuale. Și este pur și simplu minunat când poți vedea nu numai o imagine statică care înfățișează un fenomen fizic, ci și să privești acest fenomen în mișcare. Această resursă permite profesorilor într-un mod ușor și relaxat să arate vizual nu numai funcționarea legilor de bază ale fizicii, ci și să ajute la desfășurarea lucrărilor de laborator online în fizică în majoritatea secțiunilor programului de educație generală. De exemplu, cum se poate explica în cuvinte principiul actiuni p-n tranziție? Numai arătându-i copilului animația acestui proces, totul devine imediat clar pentru el. Sau puteți arăta vizual procesul de tranziție a electronilor atunci când sticla este frecată de mătase, iar după aceea copilul va avea mai puține întrebări despre natura acestui fenomen. În plus, ajutoarele vizuale acoperă aproape toate ramurile fizicii. Deci, de exemplu, vrei să explici mecanica? Vă rog, aici sunt animații care arată a doua lege a lui Newton, legea conservării impulsului în timpul ciocnirii corpurilor, mișcarea corpurilor într-un cerc sub acțiunea gravitației și elasticității etc. Dacă vrei să studiezi secțiunea de optică, nu este nimic mai ușor! Experimentele de măsurare a lungimii unei unde luminoase folosind un rețele de difracție, observarea spectrelor de emisie continuă și de linie, observarea interferenței și difracției luminii și multe alte experimente sunt prezentate în mod clar. Dar cum rămâne cu electricitatea? Și această secțiune a primit destul de multe ajutoare vizuale, de exemplu, există experimente privind studiul legii lui Ohm pentru circuit complet, cercetare de conductor mixt, inducție electromagnetică etc.

Astfel, procesul de învățare din „obligație”, cu care suntem cu toții obișnuiți, se va transforma într-un joc. Va fi interesant și distractiv pentru un copil să se uite la animații ale fenomenelor fizice, iar acest lucru nu numai că va simplifica, ci și va accelera procesul de învățare. Printre altele, copilul poate fi capabil să ofere și mai multe informații decât ar putea primi în forma obișnuită de educație. În plus, multe animații pot înlocui complet anumite instrumente de laborator, astfel este ideal pentru multe școli rurale, unde din păcate nici electrometrul lui Brown nu este întotdeauna găsit. Ce să spun, multe dispozitive nu sunt nici măcar în școlile obișnuite marile orașe. Poate prin introducerea unor astfel de ajutoare vizuale în programul de învățământ obligatoriu, după absolvire vom primi oameni interesați de fizică, care în cele din urmă vor deveni tineri oameni de știință, dintre care unii vor putea face mari descoperiri! Astfel, epoca științifică a marilor oameni de știință autohtoni va fi reînviată și țara noastră va crea din nou, ca în vremea sovietică, tehnologii unice înaintea timpului lor. Prin urmare, cred că este necesar să popularizăm cât mai mult posibil astfel de resurse, să le raportăm nu numai profesorilor, ci și școlarilor înșiși, pentru că mulți dintre ei vor fi interesați să studieze. fenomene fizice nu doar la lecțiile de la școală, ci și acasă în timpul liber, iar acest site le oferă o astfel de oportunitate! Fizica online este interesant, informativ, vizual și ușor accesibil!

0

MUNCĂ DE LICENȚĂ

Complex de software „Laborator virtual de fizică”

adnotare

Lucrarea este dedicată organizării procesului educațional. Formulează sarcini, stabilește scopuri, dezvăluie structura și activitățile educaționale ale profesorului, consideră tipuri diferite instrument pentru crearea unui laborator virtual. Se acordă o atenție deosebită activităților educaționale ale profesorului și eficacității managementului procesului educațional. O caracteristică a produsului software creat este posibilitatea utilizării acestuia în procesul educațional, pentru a asigura vizibilitate, accesibilitate, siguranță în sala de clasă. Produsul conține informații de bază despre instrumente virtuale de învățare, laboratoare virtuale, informații despre dezvoltator.

Lucrarea a fost tipărită pe 64 de pagini folosind 41 de surse, conține 31 de desene.

Abstract

Munca este dedicată organizării procesului educațional. Acesta formulează problema, stabilește obiective, structura dezvăluită și activitățile educaționale, profesorii au discutat despre diferite tipuri de instrumente pentru a crea un laborator virtual. Se acordă o atenție deosebită activităților educaționale ale profesorului și eficienței procesului educațional. Caracteristica produselor software este capacitatea de a utiliza în procesul educațional pentru a asigura claritatea, accesibilitatea, lecțiile de siguranță. Produsul conține informații de bază despre instrumentele virtuale de instruire, laboratoare virtuale, informații despre dezvoltatori.

Lucrarea se realizează prin imprimare pe 64 de pagini folosind 41 de surse, conține 31 de figuri.

Rezumat 4

Introducere 6

1 Utilizarea instrumentelor virtuale de învățare 9

1.1 Posibilitățile TIC în organizarea procesului de învățământ folosind laboratoare virtuale. 9

1.2 Laboratorul virtual ca instrument de învățare 13

1.3 Principii și cerințe pentru dezvoltarea unui laborator virtual. 17

1.4 Structura generală a complexului de programe „Laboratorul virtual de fizică”. optsprezece

2 Implementarea practică a complexului de programe „Laboratorul virtual de fizică”. douăzeci

2.1 Alegerea instrumentelor pentru crearea unui laborator virtual. douăzeci

2.2 Etape de proiectare și structura programului shell „Laboratorul de fizică virtuală”. 23

2.2.1 Structura pachetului software „Laboratorul virtual de fizică”. 23

2.2.2 Structura laboratorului virtual. 26

2.3 Dezvoltarea pachetului software „Virtual Physics Laboratory”. treizeci

2.4 Demonstrarea pachetului software creat „Laboratorul de fizică virtuală” 31

2.4.1 Dezvoltarea unui pachet software pentru crearea unui laborator virtual 31

2.4.2 Selectarea elementelor din bazele de date gata făcute pentru a crea un laborator virtual de fizică 35

2.4.3 Descrierea laboratoarelor virtuale ale secțiunii „Fenomene mecanice” .. 37

2.4.4 Descrierea laboratoarelor virtuale ale secțiunii „Fenomene termice”. 41

2.4.5 Demonstrarea posibilităților de realizare a pachetului software „Laboratorul de fizică virtuală”. 44

2.4.7 Descrierea secțiunii „Despre dezvoltator”. 55

Concluzia 56

Lista literaturii folosite. 59

Introducere

Relevanţă: Crearea și dezvoltarea societății informaționale implică utilizarea pe scară largă a tehnologiilor informației și comunicațiilor (TIC) în educație, care este determinată de o serie de factori.

În primul rând, introducerea Tehnologiilor Informației și Comunicațiilor (TIC) în educație accelerează semnificativ transferul de cunoștințe și experiența tehnologică și socială acumulată a omenirii, nu numai din generație în generație, ci și de la o persoană la alta.

În al doilea rând, tehnologiile moderne ale informației și comunicațiilor, prin îmbunătățirea calității formării și educației, permit unei persoane să se adapteze cu mai mult succes și mai rapid la mediu inconjuratorși schimbarea socială continuă. Acest lucru oferă fiecărei persoane posibilitatea de a primi cunoștințele necesare atât în ​​prezent, cât și în societatea postindustrială viitoare.

În al treilea rând, implementarea activă și eficientă a acestor tehnologii în educație este un factor important în crearea unui sistem de învățământ care să răspundă cerințelor societății informaționale și procesului de reformare a sistemului de învățământ tradițional în lumina cerințelor unei societăți industriale moderne.

Astăzi, multe instituții de învățământ folosesc tehnologii inovatoare în mediul educațional, inclusiv laboratoare virtuale pentru lucru în fizică, chimie, biologie, ecologie și alte discipline, deoarece este foarte dificil sau imposibil să desfășoare multe fenomene și experimente educaționale într-o instituție de învățământ.

Utilizarea eficientă a instrumentelor interactive în procesul educațional contribuie nu numai la îmbunătățirea calității educației școlare, ci și la economisirea resurselor financiare, creând un mediu sigur, prietenos cu mediul.

Lecții interactive fascinante și lucrări de laborator pot fi făcute cu un copil acasă la diverse materii: fizică, biologie, chimie, ecologie.

Laboratoarele virtuale pot fi aplicate în sala de clasă în timpul unei prelegeri ca o completare la materiale de curs, pentru a conduce într-o clasă de informatică prin rețea, urmată de o analiză a progresului elevului.

Schimbând parametrii în laboratorul interactiv, utilizatorul vede schimbări în mediul 3D ca urmare a acțiunilor sale.

Un obiect: utilizarea TIC în procesul educațional.

Subiect: dezvoltarea de laboratoare virtuale pentru formarea viitorilor specialisti.

Obiectiv: dezvoltarea complexului de software „Laborator virtual de fizică”.

Sarcini de lucru:

• să analizeze literatura științifică și pedagogică privind dezvoltarea și utilizarea instrumentelor virtuale în procesul educațional;
• alege principiile și cerințele pentru dezvoltarea unui pachet software - un laborator virtual;
• analiza și selectarea unui instrument pentru crearea unui laborator virtual de fizică;
• să dezvolte structura complexului de programe „Laboratorul virtual de fizică”.
• dezvoltarea unui pachet software folosind baza de date existentă a elementelor de laborator virtual;
• pentru a testa pachetul software creat „Virtual Physics Laboratory”.

Metode de lucru: analiza literaturii științifice și pedagogice, comparație, algoritmizare, programare.

metodicși practic semnificația constă în îmbogățirea cu materiale metodologice de susținere a procesului de învățământ, în realizarea unui complex software „laborator virtual de fizică” pentru realizarea experimentelor pe această temă.

Scopurile și obiectivele au determinat structura tezei.

Introducerea fundamentează relevanța alegerii temei, definește obiectul, subiectul, formulează scopul, sarcinile, descrie semnificația metodologică și practică a muncii efectuate, oferă o descriere structura de ansamblu realizat de WRC.

Primul capitol „Aspecte teoretice ale dezvoltării instrumentelor virtuale de învățare” are în vedere următoarele aspecte: utilizarea TIC în procesul educațional; prezintă o selecție de principii și cerințe pentru dezvoltarea instrumentelor de învățare virtuală pe calculator. Problema procesului de virtualizare a învățării, posibilitățile virtualului munca de laboratorîn studiul proceselor şi fenomenelor greu de studiat în condiţii reale.

Al doilea capitol „Implementarea practică a complexului de programe „Laboratorul virtual de fizică” prezintă: alegerea instrumentelor pentru crearea unui complex software al unui laborator virtual; au fost analizate bazele de date existente de componente finite și dispozitive finite în fizică, s-a făcut selecția elementelor din baze de date gata făcute pentru crearea unui laborator virtual de fizică; descrie procesul de dezvoltare a unui cadru software pentru crearea unui laborator virtual; este prezentat materialul care demonstrează capacitățile complexului software creat „Virtual Laboratory in Physics”.

În concluzie, sunt prezentate principalele rezultate ale lucrării.

Lucrarea de diplomă constă dintr-o introducere, două capitole, o concluzie, o listă de referințe în număr de 46 de surse. Volumul total de lucrări este prezentat pe 56 de pagini, conține 25 de figuri, 2 tabele.

1 Utilizarea instrumentelor virtuale de învățare

1.1 Posibilitățile TIC în organizarea procesului educațional folosind laboratoare virtuale

În prezent, scopurile și obiectivele cu care se confruntă învățământul modern se schimbă - există o schimbare a eforturilor de la asimilarea cunoștințelor la formarea de competențe, accentul este mutat pe învățarea centrată pe elev. Dar, cu toate acestea, lecția a fost și rămâne componenta principală a procesului educațional. Activitatea de învățare a elevilor este în mare măsură concentrată pe lecție. Calitatea pregătirii studenților este determinată de conținutul educației, tehnologia lecției, orientarea organizatorică și practică a acesteia, atmosfera sa, de aceea este necesară utilizarea noilor tehnologii pedagogice în procesul de învățământ. Obiectivele utilizării tehnologiilor informaționale: dezvoltarea personalității elevului, pregătirea pentru activitate productivă independentă în condițiile societății informaționale prin dezvoltarea gândirii constructive, algoritmice, datorită caracteristicilor comunicării cu computerul, gândirea creativă prin reducerea ponderea activității reproductive, formarea unei culturi informaționale, capacitatea de a procesa informații (cu utilizarea procesoarelor de foi de calcul, baze de date); implementarea ordinii sociale prin informatizarea societatii moderne: - pregatirea elevilor prin intermediul tehnologiei informatiei pentru independenta activitate cognitivă; motivarea procesului educațional (îmbunătățirea calității și eficienței procesului de învățare prin implementarea posibilităților tehnologiei informației, identificarea și utilizarea stimulentelor pentru intensificarea activității cognitive).

Care este impactul utilizării tehnologiilor informației și comunicațiilor asupra elevului? - TIC ajută la creșterea interesului cognitiv pentru subiect; - TIC contribuie la creșterea performanței elevilor la materie; - TIC le permite elevilor să se exprime în rol nou; - TIC formează abilitățile activității productive independente; - TIC contribuie la crearea unei situații de succes pentru fiecare elev.

Utilizarea TIC în procesul educațional oferă cadrelor didactice oportunități didactice suplimentare și anume:

feedback imediat între utilizator și instrumentele TIC, care permite un dialog interactiv;

vizualizarea informatică a informațiilor educaționale, care presupune implementarea capacităților mijloacelor moderne de vizualizare a obiectelor, proceselor, fenomenelor (atât reale, cât și „virtuale”), precum și a modelelor acestora, prezentarea lor în dinamica dezvoltării, în timp și spațial. mișcare, cu menținerea posibilității de dialog cu programul;

modelarea computerizată a obiectelor studiate, relațiile acestora, fenomenele, procesele care au loc atât în ​​realitate, cât și „virtual”;

automatizarea proceselor de calcul, activități de regăsire a informațiilor, prelucrarea rezultatelor unui experiment educațional, atât real, cât și prezentate „virtual” pe ecran cu posibilitatea repetării repetate a unui fragment sau a experimentului în sine, ceea ce ne permite să enunțăm rezultatele experimentelor, variază valorile parametrilor (de exemplu, cantități fizice) în mod adecvat condițiilor experimentului, pentru a realiza formularea ipotezei experimentului, verificarea acestuia, pentru a modifica situația studiată în funcție de rezultate a experimentului, pentru a prezice rezultatele studiului;

atracţie tipuri diferite activităţi menite pentru poziţia activă a elevilor care au primit nivel suficient cunoștințe asupra subiectului, pentru a gândi independent, a argumenta, a raționa, care au învățat să învețe, să obțină independent informațiile necesare;

automatizarea proceselor de management organizațional al activităților educaționale și monitorizarea rezultatelor însușirii materialelor educaționale: generarea și distribuirea materialelor organizatorice și metodologice, descărcarea și transferul acestora în rețea,.

Virtualizarea învățării poate fi privită ca un proces obiectiv de trecere de la educația față în față la distanță la educația virtuală, care încorporează cele mai bune proprietăți ale educației cu normă întreagă, cu fracțiune de normă, la distanță și alte forme de educație și ar trebui să fie adecvată educației emergente. Societatea informațională rusă. Acest proces, ca și procesul de informatizare a educației, este obiectiv, logic și se datorează unui număr de factori:

• dezvoltarea rapidă a sistemelor de telecomunicații și informație deschide noi oportunități didactice pentru îmbunătățirea sistemului de învățământ în sine;
• nevoile interne ale sistemului de învățământ însuși, legate de asigurarea accesului populației generale la educație fundamentală de înaltă calitate, accesibilă, mobilă.

Din punctul de vedere al pedagogiei ca știință, se poate considera că procesul de învățare virtuală se desfășoară într-un sistem pedagogic, ale cărui elemente sunt scopurile, conținutul, cursantul, predarea și subsistemul tehnologic al învățării virtuale. Este intenționat proces organizat interacțiunea cursanților (studenților) cu educatorii (profesorii), între ei și cu mijloacele didactice și nu este critică pentru localizarea lor în spațiu și timp. Întregul design se bazează pe un cadru logistic și de reglementare.

Modelarea conținutului educației virtuale, ca în sistem tradițional educația se bazează pe teoria aleasă de organizare a conținutului educației și ținând cont de principiile relevante.

Mediul metodologic se caracterizează prin metode active de învățare, metoda proiectului. Într-adevăr, învățarea virtuală este cea mai receptivă la metode inovatoare precum metodele de învățare activă (brainstorming, „jocuri de afaceri”, „studii de caz”, metode „proiect” etc.).

Studentul virtual este pe bună dreptate figura principală în procesul educațional virtual, deoarece el este principalul „client și client” al sistemului de învățământ virtual. Se pot identifica principalele diferențe și avantaje ale unui student virtual, care sunt concentrate în următoarele formulări: „educație fără frontiere”, „educație pe tot parcursul vieții”, „educație la un cost mai mic”. Pe de altă parte, unui student virtual i se impun și cerințe specifice sub formă de motivație excepțională, disciplină, capacitatea de a utiliza echipamente informatice și de comunicații etc. .

Este evident că problemele educaționale și valologice apar cu toată acuitatea învățării virtuale.

Profesorul virtual este individual, lucrând fie cu contact direct, fie indirect prin telecomunicații și, în plus, poate fi un „profesor-robot” sub forma, de exemplu, a unui CD-ROM.

Funcția principală a unui profesor virtual este de a gestiona procesele de educație, creștere, dezvoltare, cu alte cuvinte, de a fi manager pedagogic. În învățarea virtuală, el ar trebui să joace următoarele roluri: coordonator, consultant, educator etc.

Virtualizarea mediilor educaționale oferă noi oportunități de educație neexplorate, cel mai probabil, intangibile și nerealizate astăzi. Utilizarea fundamentată științific a elementelor sistemului tehnologic de învățare virtuală, în opinia noastră, nu va duce la restructurare, nu la o îmbunătățire radicală, ci la formarea unui sistem de învățământ fundamental nou.

1.2 Virtual Lab ca instrument de învățare

Utilizarea tehnologiilor informaționale moderne în educație nu mai este o inovație, ci o realitate astăzi pentru întreaga lume civilizată. În prezent, TIC a intrat ferm în sfera educațională. Ele vă permit să schimbați calitatea procesului educațional, să faceți lecția modernă, interesantă, eficientă.

Mijloacele virtuale sunt mijloacele sau instrumentele de învățare la clasă. Educația virtuală introduce și o componentă etică – tehnologia informatică nu va înlocui niciodată legătura dintre elevi. Acesta poate sprijini doar potențialul căutării în comun de noi resurse și este potrivit pentru utilizare în diverse situații de învățare în care elevii, în timp ce studiază materia, participă la un dialog cu colegii și profesorii cu privire la materialul studiat.

Tehnologii virtuale - o modalitate de a pregăti informații, inclusiv vizuale, multiprogramare diverse situatii.

La desfășurarea unei lecții folosind mijloace virtuale se respectă principiul de bază al didacticii - vizibilitatea, care asigură asimilarea optimă a materialului de către elevi, crește percepția emoțională și dezvoltă toate tipurile de gândire în rândul elevilor.

Instrumentele virtuale de învățare sunt unul dintre cele mai avansate instrumente utilizate pentru învățarea în clasă.

Prezentarea virtuală a lucrărilor de laborator este o serie de imagini vii, memorabile, mișcare - toate acestea vă permit să vedeți ceea ce este greu de imaginat, să observați fenomenul în desfășurare, experiența. O astfel de lecție vă permite să primiți informații sub mai multe forme simultan, astfel încât profesorul are posibilitatea de a crește impactul emoțional asupra elevului. Unul dintre avantajele evidente ale unei astfel de lecții este vizibilitatea sporită. Să ne amintim celebra frază a lui K.D. Ushinsky: „Firea copiilor necesită clar vizibilitate. Învață un copil vreo cinci cuvinte necunoscute lui și el va suferi în zadar pentru ele; dar conectează douăzeci de astfel de cuvinte cu imagini – iar copilul le va învăța din mers. Îi explici un gând foarte simplu unui copil și el nu te înțelege; îi explici aceluiași copil o imagine complexă, iar el te înțelege repede... Dacă intri într-o clasă din care este greu să scoți un cuvânt (și nu putem căuta astfel de clase), începe să arăți poze, iar clasa va vorbește și, cel mai important, va vorbi

liber…”

De asemenea, s-a stabilit experimental că atunci când materialul este prezentat oral, un elev percepe și este capabil să prelucreze până la 1 mie de unități convenționale de informații pe minut, iar când organele de vedere sunt conectate, până la 100 de mii de astfel de unități.

Utilizarea instrumentelor virtuale în sala de clasă este un stimulent puternic în învățare. Unul dintre instrumentele virtuale sunt laboratoarele virtuale, care joacă un rol important în procesul educațional. Ele nu înlocuiesc un profesor și manualele de fizică, ci creează oportunități moderne, noi de stăpânire a materialului: crește vizibilitatea, se extind posibilitățile de demonstrare a experimentelor greu sau imposibil de livrat într-o instituție de învățământ.

Laboratorul virtual este un modul software interactiv conceput pentru a implementa trecerea de la funcția informațională și ilustrativă a surselor digitale la funcția de activitate și căutare instrumentală, deoarece contribuie la dezvoltarea gândirii critice, la dezvoltarea abilităților și abilităților pentru practica. utilizarea informațiilor primite.

Clasificarea lucrărilor de laborator, care se bazează pe modul de utilizare,:

calitate- un fenomen sau o experiență, de obicei dificilă sau imposibilă în condițiile unei instituții de învățământ, este reprodusă pe ecran atunci când este controlată de utilizator;

semicantitative- experiența este simulată într-un laborator virtual, iar o modificare realistă a caracteristicilor individuale (de exemplu, poziția unui glisor reostat într-un circuit electric) provoacă modificări în funcționarea instalației, circuitului, dispozitivului;

cantitativ(parametric) - în model numeric setați parametri schimba caracteristicile care depind de acestea sau modela fenomene.

În cadrul proiectului, se preconizează realizarea de lucrări de toate cele trei tipuri, dar accentul principal va fi pus pe lucrări de laborator realiste semi-cantitative care asigură o eficiență pedagogică ridicată a aplicării lor. O caracteristică esențială a abordării propuse este capacitatea de a exersa abilitățile de lucru experimental în modele semi-cantitative realiste. În plus, implementează variabilitatea experimentelor și a valorilor obținute, ceea ce crește eficiența utilizării atelierului în timpul lucrului în rețea într-o clasă de calculatoare.

O trăsătură distinctivă a dezvoltării planificate ar trebui să fie realismul ridicat al experimentelor în laboratoarele virtuale, acuratețea reproducerii legilor fizice ale lumii și esența experimentelor și fenomenelor, precum și interactivitatea deosebit de ridicată. Spre deosebire de munca de laborator virtual implementată, în care se elaborează abilitățile și abilitățile care nu sunt exersate în munca reală, atunci când se creează modele semi-cantitative realiste, se va pune accent pe formarea abilităților de lucru experimentale, care este relevantă și adecvat. În plus, în astfel de lucrări, se va realiza o mare variabilitate în desfășurarea experimentelor și a valorilor obținute, ceea ce va crește eficiența utilizării unui atelier de laborator în lucrul în rețea la o clasă de calculatoare.

Studiul unui model semi-cantitativ (cu o bază matematică implicită) este o sarcină non-trivială care implică o varietate de abilități: planificarea unui experiment, prezentarea sau alegerea celor mai rezonabile ipoteze despre relația dintre fenomene, proprietăți, parametri, tragerea de concluzii pe baza datelor experimentale, formularea sarcinilor. Deosebit de importantă și adecvată este capacitatea de a indica limitele (zona, condiții) de aplicabilitate a modelelor științifice, inclusiv studiul căror aspecte ale unui fenomen real reproduce cu succes modelul computerizat și care depășesc sfera celui simulat.

Utilizarea în lecții a lucrărilor de laborator virtual în raport cu cele reale poate fi de diferite tipuri:

• demonstrație (înainte de munca reală) utilizare: afișați frontal, de pe un ecran mare monitor sau printr-un proiector multimedia, o secvență de acțiuni de lucru real; sunt preferate modele calitative și semi-cantitative realiste;
• generalizarea (după munca reală) utilizare: modul frontal (demonstrația, clarificarea întrebărilor, formularea concluziilor și consolidarea a ceea ce s-a avut în vedere) sau individual (latura matematică a experimentelor, analiza graficelor și a valorilor digitale, studiul modelului ca modalitate). de reflectare și reprezentare a realității; se preferă modelele cantitative, parametrice) .
• utilizare experimentală (în loc de muncă reală): efectuarea individuală (în grupuri mici) a sarcinilor într-un laborator virtual fără efectuarea de muncă reală, experiment pe calculator. Se poate realiza atât cu modele 3D realiste semicantitative, cât și cu cele parametrice.

Rezultatele așteptate ale implementării laboratorului virtual ca instrument de învățare virtuală:

• crearea și implementarea de ateliere cu realism ridicat și bază matematică implicită, care face obiectul cercetării studenților, va deveni unul dintre fundamentele dezvoltării gândirii critice și a independenței;
• se va realiza o creștere a eficienței pregătirii practice datorită îmbinării optime a muncii reale și virtuale;
• se prevede o creștere a interesului pentru procesul de învățare în rândul grupurilor de elevi care nu reușesc bine în sistemul de predare obișnuit.

1.3 Principii și cerințe pentru dezvoltarea unui laborator virtual

Deoarece atunci când efectuează lucrări de laborator, o mare parte a timpului este alocat înțelegerii modului de lucru cu instalarea, prin descărcarea laboratorului virtual, studentul are ocazia să se pregătească în avans, stăpânind echipamentul, studiind funcționarea acestuia în diverse moduri. Are ocazia de a-și testa cunoștințele în practică, de a urmări acțiunea în curs, de a analiza rezultatul muncii depuse.

Utilizarea tehnologiei de învățare virtuală face posibilă reproducerea completă a interfeței unui dispozitiv real sub forma unui model virtual, păstrând în același timp toată funcționalitatea acestuia. Studentul conduce un laborator virtual pe computerul său, ceea ce duce la o economie semnificativă de timp la orele practice. Mai mult, la dezvoltarea unui emulator se folosesc modele de dispozitive care funcționează după aceleași principii ca și cele reale. Parametrii și principiul lor de funcționare pot fi modificați cu ușurință, observând modul în care acest lucru afectează rezultatele măsurătorilor. Ca urmare a utilizării laboratoarelor virtuale, obținem o pregătire de înaltă calitate a studenților pentru a efectua lucrări de laborator și a lucra cu echipamente, ceea ce face posibil ca studenții să studieze în profunzime fenomenele fizice, reprezentarea vizuală a lucrărilor efectuate.

Pachetul software „Virtual Laboratory in Physics” trebuie să respecte o serie de cerințe:

1. Cerințe minime de sistem care vă vor permite să rulați produsul pe orice computer personal. De menționat că nu toate instituțiile de învățământ își permit calculatoare de ultimă generație.
2. Ușurință și disponibilitate de utilizare. Pachetul software este conceput pentru legătura de mijloc a elevilor (clasele 8 - 9), așa că ar trebui să se pornească de la caracteristicile psihologice individuale ale dezvoltării elevilor.
3. Fiecare laborator virtual ar trebui să conțină o descriere și instrucțiuni pentru implementare, ceea ce va permite studenților să facă față muncii fără prea mult efort.
4. Laboratoarele virtuale sunt realizate pe măsură ce materialul de învățare este stăpânit.
5. Vizualizarea lucrării, care vă permite să observați acțiunile în curs. Schimbând unii parametri ai sistemului, elevul vede cum se schimbă alții.

• Structura generală a complexului de programe „Laboratorul virtual de fizică”.

Pentru implementarea pachetului software „Laboratorul virtual de fizică”, s-a decis să se utilizeze patru blocuri principale:

1. Laboratoare virtuale.
2. Instrucțiuni.
3. Despre dezvoltator.

Primul bloc „Informații despre laboratorul virtual” va conține informații de bază despre beneficiile, principiile și rezultatele dorite ale laboratorului virtual. Se vor prezenta și trăsăturile distinctive ale lucrărilor virtuale în raport cu cele reale.

Al doilea bloc „Laboratoarele virtuale” este planificat a fi împărțit în mai multe subblocuri, conform secțiunilor de fizică. Această diviziune va permite elevului să găsească rapid și ușor locul de muncă potrivit și să înceapă să o facă și să economisească timp. Blocul va cuprinde sarcini de asamblare a unui circuit electric, precum și lucrări asupra fenomenelor termice și mecanice.

Al treilea bloc „Orientări” va fi o descriere și desfășurare a lucrărilor de laborator virtual, precum și o scurtă instrucțiune pentru implementarea acestora. În această secțiune, va fi necesar să se indice și categoria de vârstă pentru care este proiectat pachetul software dezvoltat. Astfel, studentul, care până în acest moment habar nu avea despre laboratoarele virtuale, poate începe ușor și rapid să le implementeze.

2 Implementarea practică a complexului de programe „Laboratorul virtual de fizică”

• Alegerea instrumentelor pentru crearea unui laborator virtual

Pe baza analizei structurii generale a laboratorului virtual, a principiilor și cerințelor, considerăm că modelul de implementare a proiectului ar trebui să fie un site web personal găzduit pe un singur computer, care poate fi vizualizat cu ajutorul unui browser.

În fața noastră, ca și înaintea dezvoltatorilor site-ului Web, a apărut întrebarea ce instrumente pot finaliza rapid și eficient sarcina. În prezent, există două tipuri de editori care creează site-uri Web. Acestea sunt editori care lucrează direct cu codul și editori vizuali. Ambele tehnologii au argumente pro și contra. Când creează site-uri Web folosind editori de cod, dezvoltatorul trebuie să cunoască limbajul HTML. Lucrul în editorul vizual este destul de simplu și seamănă cu procesul de creare a unui document în Microsoft Word.

Să aruncăm o privire la câțiva editori web care există astăzi.

Notepad este cel mai simplu instrument de a crea pagini web, dar utilizarea Notepad necesită cunoștințe de Hypertext Markup Language (HTML) și o bună înțelegere a structurii paginilor Web. Cunoștințe profesionale sunt de dorit, ceea ce face posibilă crearea de site-uri web folosind tehnologii Active X, Flash cu mijloace atât de modeste.

Cei care preferă să tasteze manual codul HTML, dar cărora le lipsește funcționalitatea Notepad-ului și a programelor similare, aleg un program numit TextPad. Acest program, de fapt, este foarte asemănător cu Notepad, dar dezvoltatorii au oferit în mod special unele facilități pentru a scrie cod HTML (precum și Java, C, C++, Perl și altele). Acest lucru se exprimă prin faptul că, atunci când scrieți un document HTML, toate etichetele sunt evidențiate automat în albastru, atributele lor sunt albastru închis, iar valorile atributelor sunt verzi (culorile pot fi ajustate în funcție de propria voinţă, la fel ca fontul). Această caracteristică de evidențiere este utilă prin faptul că, în cazul unei greșeli accidentale în numele etichetei sau atributul acesteia, programul o raportează imediat.

De asemenea, puteți utiliza editori vizuali pentru a crea resurse web. Vorbim despre așa-numiții editori WYSIWYG. Numele provine din propoziția „Ceea ce vezi este ceea ce primești” – ceea ce vezi este ceea ce primești. Editorii WYSIWYG vă permit să creați site-uri web și pagini web chiar și pentru utilizatorii care nu sunt familiarizați cu Hypertext Markup Language (HTML).

Macromedia Dreamweaver este un editor HTML profesionist pentru crearea vizuală și gestionarea site-urilor de diferite complexități și pagini de Internet. Dreamweaver include multe instrumente și instrumente pentru editarea și crearea unui site profesional: HTML, CSS, javascript, depanator javascript, editori de cod (vizualizator de cod și inspector de cod), care vă permite să editați documente javascript, XML și alte documente text care sunt acceptate în Dreamweaver . Tehnologia HTML Roundtrip importă documente HTML fără reformatarea codului și permite configurarea lui Dreamweaver pentru a „îngriji” și reformata HTML după cum dorește dezvoltatorul.

Capacitatea de editare vizuală a Dreamweaver vă permite, de asemenea, să creați sau să reproiectați rapid un proiect fără a scrie niciun cod. Este posibil să vizualizați toate elementele centralizate și să le „trageți” dintr-un panou convenabil direct în document. Toate caracteristicile Dreamweaver pot fi configurate independent folosind literatura necesară.

Pentru a crea un laborator virtual, am folosit mediul FrontPage. Potrivit unor surse de pe internetul global, până la 50% din toate paginile și site-urile Web, inclusiv proiectele mari, sunt create folosind Microsoft FrontPage. Și pe teritoriul CSI, este foarte posibil ca această cifră să ajungă la 80-90 la sută.

Avantajele FrontPage față de alte editori sunt evidente:

• FrontPage are suport web puternic. Există multe site-uri Web, grupuri de știri și conferințe care vizează utilizatorii FrontPage. Există, de asemenea, multe pluginuri plătite și gratuite (plug-in-uri) pentru FrontPage care își extind capacitățile. De exemplu, Ulead SmartSaver și Ulead SmartSaver Pro, cei mai buni optimizatori grafici de până acum, de la Ulead sunt plug-in-uri nu numai în Photoshop, ci și în FrontPage. În plus, există o întreagă industrie de companii care dezvoltă și lansează teme FrontPage;
• Interfața FrontPage este foarte asemănătoare cu interfața programelor incluse în suita Microsoft Office, ceea ce o face ușor de învățat. În plus, există o integrare deplină între programele incluse în Microsoft Office, ceea ce vă permite să utilizați informațiile create în alte aplicații din FrontPage.

Datorită programului FrontPage, nu numai programatorii profesioniști pot crea pagini Web, ci și utilizatorii care doresc să aibă un site Web în scopuri personale, deoarece nu este nevoie să programeze în coduri HTML și să cunoască editori HTML, cred majoritatea autorilor.

Principalele afirmații ale dezvoltatorilor care creează pagini Web folosind coduri HTML către FrontPage se reduc la faptul că, în unele cazuri, acesta scrie cod redundant în mod implicit. Pentru site-urile Web mici, acest lucru nu este critic. În plus, FrontPage permite dezvoltatorului să lucreze și cu cod HTML.

• Etapele de proiectare și structura programului shell „Virtual Physics Laboratory”.

Designul este una dintre cele mai importante și complexe etape de dezvoltare, de care depind eficiența lucrărilor ulterioare și rezultatul final.

Un stimul uriaș în dezvoltarea designului pedagogic a fost răspândirea tehnologiei informatice. Odată cu venirea în educație, metodologia de predare a început să se schimbe în direcția tehnologizării sale. Au apărut tehnologiile informaționale ale educației.

Proiectarea pedagogică este o activitate care vizează dezvoltarea și implementarea proiectelor educaționale, care sunt înțelese ca complexe formalizate de idei inovatoare în educație, în mișcarea socio-pedagogică, în sisteme și instituții de învățământ, în tehnologii pedagogice(Bezrukova V.S.).

Proiectarea sistemelor, proceselor sau situațiilor pedagogice este o activitate complexă în mai multe etape. Se desfășoară ca o serie de etape succesive, apropiind dezvoltarea activității viitoare de la o idee generală la acțiuni specifice descrise cu precizie.

2.2.1 Structura complexului de programe „Laboratorul virtual de fizică”

Proiectarea programului „Laboratorul virtual de fizică” s-a desfășurat în următoarele etape:

• conștientizarea necesității de a crea un produs;
• dezvoltarea programului „Laborator virtual de fizică”;
• analiza sistemului de control folosind TIC;
• selectarea laboratoarelor de fenomene termice și mecanice din baze gata făcute, precum și crearea unui laborator de asamblare a unui circuit electric;
• o scurtă descriere a capacităților tehnologice ale fiecărui laborator virtual, scopul acestuia, regulile de desfășurare, ordinea implementării;
• elaborarea unei metodologii de aplicare a programului „Laboratorul virtual de fizică”.

Pe baza etapelor luate în considerare a fost elaborată structura pachetului software „Laboratorul virtual de fizică” (Figura 1).

Figura 1 - Structura pachetului software

„Laboratorul virtual de fizică”

Structura programului shell include nucleul managementului programului „Laboratorul de fizică virtuală”. Nucleul de control este pagina de pornire a programului. Blocul este destinat navigării prin programul dezvoltat pentru selectarea și demonstrarea laboratoarelor virtuale și vă permite să mergeți la oricare dintre celelalte blocuri. Oferă acces rapid la următoarele secțiuni:

• „Informații despre laboratorul virtual”;
• „Laboratoare virtuale”;
• „Despre dezvoltator”;

Secțiunea „Informații despre laboratorul virtual” cuprinde aspecte teoretice care ajută la înțelegerea rolului jucat de instrumentele virtuale de învățare în procesul educațional.

Secțiunea „Laboratoare virtuale” include direct activitatea de laborator în sine în două domenii: fenomene termice și mecanice, precum și subsecțiunea „Asamblarea unui circuit electric”. Fenomenele termice și mecanice conțin cele mai de bază și semnificative lucrări de laborator, iar asamblarea unui circuit electric vă permite să asamblați circuitul în conformitate cu sarcina și cu legile fizicii.

Secțiunea „Despre dezvoltator” conține informații de bază despre autor și rezultatele așteptate ale implementării programului shell în procesul educațional modern.

2.2.2 Structura laboratorului virtual

Site-ul web are 13 pagini și, inclusiv alte documente disponibile, are un total de 107 fișiere.

Lista paginilor site-ului web creat este prezentată în Figura 2.

Figura 2 - Lista paginilor site-ului web creat.

Dosarul imagini conține imagini utilizate în dezvoltarea pachetului software (Figura 3).

Figura 3 - Imagini folosite

Dosarul js conține un set de coduri care sunt necesare pentru funcționarea pachetului software (Figura 4). Deci, de exemplu, fișierul data.js conține cod care scrie o fereastră cu sarcini pentru asamblarea unui circuit electric.

Figura 4 - Elemente ale folderului js

Figura 5 prezintă structura laboratorului virtual în secțiunile de fizică.

Figura 5 - Structura laboratorului virtual pe secțiuni de fizică

Fiecare pagină nod din această diagramă este reprezentată printr-un dreptunghi. Liniile care leagă aceste dreptunghiuri simbolizează subordonarea reciprocă a paginilor.

Mai jos este o descriere a principalelor blocuri ale laboratorului virtual.

Nucleul de control al programului de wrapper „Virtual Physics Laboratory” este prezentat pe pagina index.html. Este construit în așa fel încât utilizatorul să îl poată utiliza pentru a comuta la toate celelalte blocuri ale programului. Cu alte cuvinte, nucleul de control oferă acces la informații de ajutor, acces la lucrări de laborator virtual și demonstrații, acces la informații despre autor și rezultatele așteptate de dezvoltare. La dezvoltarea nucleului de control al programului „Virtual Physics Laboratory”, s-au folosit și cadre, setări de fundal și formatare a textului.

Blocul informativ al programului de wrapper „Virtual Physics Laboratory” este reprezentat de pagina Info.html. Blocul are scopul de a oferi scurte informații generale despre laboratorul virtual, rolul acestuia în învățământul modern, precum și principalele avantaje.

• Dezvoltarea pachetului software „Laboratorul virtual de fizică”

Dezvoltarea pachetului software „Virtual Laboratory for Physics” începe cu crearea unui site web, a cărui structură este construită pe baza blocurilor considerate mai devreme (Figura 3). Figura 6 prezintă structura pachetului software „Virtual Laboratory in Physics”. Fiecare pagină nod din această diagramă este reprezentată printr-un dreptunghi. Liniile care leagă aceste dreptunghiuri simbolizează subordonarea reciprocă a paginilor.

Figura 6 - Structura pachetului software

„Laborator virtual de fizică”.

Nucleul de management al pachetului software este prezentat pe pagina index.htm. Este construit astfel încât utilizatorul să îl poată utiliza pentru a face tranziția la toate celelalte blocuri ale pachetului software. Cu alte cuvinte, nucleul de control oferă acces la informații despre program, acces la munca virtuală, acces la recomandări metodologice, precum și acces la informații despre dezvoltatorul pachetului software Virtual Physics Laboratory.

La dezvoltarea nucleului de control al pachetului software Virtual Physics Laboratory, s-au folosit și cadrele, setările de fundal și formatarea textului.

Schema de legături între pagini este configurată folosind butoane și hyperlinkuri. Hyperlink-urile vă permit să navigați rapid la pagina necesară și, de asemenea, să organizați conexiunea dintre paginile web rău, care determină integritatea acestuia. Figura 7 prezintă arborele hyperlink. O astfel de dezvăluire a ramurilor în schema de hyperlink vă permite să modelați vizual logica site-ului fără a deschide paginile web în sine.

Figura 7 - Schema hyperlinkurilor nodurilor

• Demonstrarea complexului de software creat „Virtual Physics Laboratory”

2.4.1 Dezvoltarea unui pachet software pentru crearea unui laborator virtual

Dezvoltarea unui pachet software pentru crearea unui laborator virtual a avut loc în următoarele etape:

• analiza laboratoarelor virtuale în sistemul de instruire și conștientizarea necesității creării unui produs;
• dezvoltarea programului shell „Laboratorul de fizică virtuală”;
• dezvoltarea unei scheme de laborator virtual;
• o scurtă descriere a capacităților tehnologice ale laboratorului, scopul acestora;
• descrierea posibilităţilor didactice ale laboratoarelor virtuale de fizică;
• dezvoltarea unei metodologii de utilizare a programului shell „Virtual Physics Laboratory”.

Pagina de pornire a programului shell de laborator virtual este prezentată în Figura 8. Cu ajutorul acestuia, utilizatorul poate merge la oricare dintre secțiunile prezentate.

Figura 8 - Pagina de pornire

Pachetul software considerat are patru butoane de navigare:

• informatii despre laboratorul virtual;
• laboratoare virtuale;
• instrucțiuni;
• despre dezvoltator.

Informații despre laboratorul virtual.

Secțiunea „Informații despre laboratorul virtual” conține principalele aspecte teoretice, vorbește despre principalele avantaje ale laboratorului virtual, rezultatele dorite ale implementării dezvoltării și este prezentată în Figura 9.

Figura 9 - Informații despre laboratorul virtual

Secțiunea „Informații despre laboratorul virtual” vorbește despre avantajele fizicii vizuale, și anume posibilitatea de a demonstra fenomenele fizice dintr-o perspectivă mai largă și studiul lor cuprinzător. Fiecare lucrare acoperă o cantitate mare de material educațional, inclusiv din diferite ramuri ale fizicii. Aceasta oferă oportunități ample pentru consolidarea conexiunilor interdisciplinare, pentru generalizarea și sistematizarea cunoștințelor teoretice.

Lucrarea interactivă în fizică ar trebui să se desfășoare în clasă sub forma unui atelier atunci când se explică material nou sau se finalizează studiul unui anumit subiect. O altă variantă este să prestați munca în afara orelor de școală, în lecții opționale, individuale. Fizica virtuală este o nouă direcție unică în sistemul de învățământ. Nu este un secret pentru nimeni că 90% din informații ajung la creier prin nervul optic. Și nu este surprinzător că până când o persoană însuși nu va vedea, nu va putea înțelege clar natura anumitor fenomene fizice. Prin urmare, procesul de învățare trebuie susținut de materiale vizuale. Și este pur și simplu minunat când poți vedea nu numai o imagine statică care înfățișează un fenomen fizic, ci și să privești acest fenomen în mișcare.

Secțiunea „Laboratoare virtuale” conține trei subsecțiuni principale: circuit electric, fenomene mecanice și termice, fiecare dintre acestea incluzând direct laboratoarele virtuale în sine. Această secțiune este prezentată în Figura 10.

Figura 10 - Laboratoare virtuale

Subsecțiunea „Circuite electrice” include trei sarcini, al căror scop este asamblarea unui circuit electric în conformitate cu fișele postului prezentate.

Fenomenele mecanice și termice includ câte patru laboratoare, care acoperă un corp mare de cunoștințe.

2.4.2 Selectarea elementelor din baze de date gata făcute pentru a crea un laborator virtual de fizică

În prezent, există multe elemente gata făcute ale unui laborator virtual de fizică, de la cele mai simple la cele mai serioase instalații. Luând în considerare diverse surse, site-uri, s-a decis să se utilizeze materialul de pe site-ul laboratoarelor virtuale - http://www.virtulab.net, deoarece aici sunt prezentate nu numai materialul, ci și laboratoarele de fizică și alte subiecte. într-un mod mai complet și mai original. Adică, aș dori să remarc faptul că acest site acoperă o arie vastă de cunoștințe și materiale.

Fiecare lucrare conține o cantitate mare de material educațional. Aceasta oferă oportunități ample pentru consolidarea conexiunilor interdisciplinare, pentru generalizarea și sistematizarea cunoștințelor teoretice.

Fizica virtuală este o nouă direcție unică în sistemul de învățământ. Nu este un secret pentru nimeni că 90% din informații ajung la creier prin nervul optic. Și nu este surprinzător că până când o persoană însuși nu va vedea, nu va putea înțelege clar natura anumitor fenomene fizice. Prin urmare, procesul de învățare trebuie susținut de materiale vizuale. Și este pur și simplu minunat când poți vedea nu numai o imagine statică care înfățișează un fenomen fizic, ci și să privești acest fenomen în mișcare.

Deci, de exemplu, vrei să explici mecanica? Vă rog, aici sunt animații care arată a doua lege a lui Newton, legea conservării impulsului în timpul ciocnirii corpurilor, mișcarea corpurilor într-un cerc sub acțiunea gravitației și elasticității etc.

După ce am revizuit și analizat materialul site-ului www. Virtulab.net pentru a crea un program wrapper, sa decis să ia două aspecte principale ale fizicii: fenomenele termice și mecanice.

Laboratorul virtual „Circuite electrice” include următoarele sarcini:

• asamblați un circuit cu o conexiune paralelă;
• asamblați un circuit cu o conexiune în serie;
• asamblați circuitul cu dispozitive.

Laboratorul virtual „Fenomene termice” include următoarele lucrări de laborator:

• studiul motorului termic ideal Carnot;
• determinarea căldurii specifice de topire a gheții;
• funcţionarea unui motor în patru timpi, animarea ciclului Otto;
• compararea capacităților de căldură molare ale metalelor.

Laboratorul virtual „Fenomene mecanice” include următoarele lucrări de laborator:

• pistol cu ​​rază lungă de acțiune;
• studiul celei de-a doua legi a lui Newton;
• studiul legii conservării impulsului în ciocnirea corpurilor;

studiul vibraţiilor libere şi forţate.

2.4.3 Descrierea laboratoarelor virtuale ale secțiunii „Fenomene mecanice”

Lucrare de laborator nr 1 „Pistol cu ​​rază lungă”. Lucrarea de laborator virtual „Pistol cu ​​rază lungă” este prezentată în Figura 11. După ce se stabilesc datele inițiale pentru pistol, simulăm o lovitură și, trăgând linia roșie verticală cu cursorul, determinăm viteza în punctul selectat al traiectoria.

Figura 11 - Virtual Lab

„Arm cu rază lungă de acțiune”

În fereastra de date inițială, este setată viteza inițială a proiectilului, precum și unghiul față de orizont, după care putem începe să tragem și să analizăm rezultatul.

Lucrarea de laborator nr. 2 „Studiul celei de-a doua legi a lui Newton”. Lucrarea de laborator virtual „Studiarea celei de-a doua legi a lui Newton” este prezentată în Figura 12. Scopul acestei lucrări este de a arăta legea de bază a lui Newton, care afirmă că accelerația dobândită de un corp ca urmare a unui impact asupra acestuia este direct proporțională cu forța sau rezultanta forțelor acestui impact și invers proporțională cu masa corpului.

Figura 13 - Virtual Lab

„Studiul celei de-a doua legi a lui Newton”

La efectuarea acestei lucrări de laborator, prin modificarea parametrilor (înălțimea contragreutății, masa sarcinilor), observăm o modificare a accelerației pe care o dobândește corpul.

Lucrarea de laborator nr. 3 „Studiul vibrațiilor libere și forțate”. Lucrarea de laborator virtual „Studiul oscilațiilor libere și forțate” este prezentată în Figura 14. În această lucrare, studiem oscilațiile corpurilor sub acțiunea forțelor externe care se schimbă periodic.

Figura 14 - Virtual Lab

„Studiul vibrațiilor libere și forțate”

În funcție de ceea ce dorim să obținem, de amplitudinea sistemului oscilator sau de caracteristica amplitudine-frecvență, prin selectarea unuia dintre parametri și setarea tuturor parametrilor sistemului, putem începe lucrul.

Lucrarea de laborator nr. 4 „Studiul legii conservării impulsului în ciocnirea corpurilor”. Lucrarea de laborator virtual „Studiarea legii conservării impulsului în ciocnirea corpurilor” este prezentată în Figura 15. Legea conservării impulsului este îndeplinită pentru sistemele închise, adică cele care includ toate corpurile care interacționează, astfel încât să nu existe forțe externe. acționează asupra oricăruia dintre corpurile sistemului. Cu toate acestea, atunci când se rezolvă multe probleme fizice, se dovedește că impulsul poate rămâne constant chiar și pentru sistemele neînchise. Adevărat, în acest caz impulsul este doar aproximativ conservat.

Figura 15 - Virtual Lab

„Studiarea legii conservării impulsului în ciocnirea corpurilor”

Prin setarea parametrilor inițiali ai sistemului (masa glonțului, lungimea tijei, masa cilindrului) și apăsând butonul de pornire, vom vedea rezultatele lucrării. Alegând diferite valori inițiale, putem vedea cum se schimbă comportamentul și rezultatele muncii de laborator.

2.4.4 Descrierea laboratoarelor virtuale ale secțiunii „Fenomene termice”

Lucrarea de laborator nr. 1 „Studiul motorului termic ideal Carnot”. Lucrarea de laborator virtual „Studiul motorului termic ideal Carnot” este prezentată în Figura 16.

Figura 16 - Virtual Lab

„Studiul motorului termic ideal Carnot”

După ce a pornit funcționarea motorului termic conform ciclului Carnot, utilizați butonul „Pauză” pentru a opri procesul și a efectua citiri ale sistemului. Butonul Speed ​​modifică viteza motorului termic.

Lucrări de laborator nr. 2 „Determinarea căldurii specifice de topire a gheții”. Lucrarea de laborator virtual „Determinarea căldurii specifice de topire a gheții” este prezentată în Figura 17.

Figura 17 - Virtual Lab

„Determinarea căldurii specifice de topire a gheții”

Gheața poate exista în trei soiuri amorfe și 15 modificări cristaline. Diagrama de fază din figura din dreapta arată la ce temperaturi și presiuni există unele dintre aceste modificări.

Lucrarea de laborator nr. 3 „Funcționarea unui motor în patru timpi, animarea ciclului Otto”. Lucrarea de laborator virtual „Funcționarea unui motor în patru timpi, animarea ciclului Otto” este prezentată în Figura 18. Lucrarea are doar scop informativ.

Figura 18 - Virtual Lab

„Funcționarea motorului în patru timpi, animație ciclului Otto”

Cele patru cicluri sau curse prin care trece pistonul: aspirație, compresie, aprindere și emisie de gaze - au dat numele motorului în patru timpi sau motorului Otto.

Lucrarea de laborator nr. 4 „Compararea capacităților de căldură molare ale metalelor”. Lucrarea de laborator virtual „Compararea capacităților de căldură molare ale metalelor” este prezentată în Figura 19. Prin selectarea unuia dintre metale și derularea lucrării, putem obține informații detaliate despre capacitatea sa de căldură.

Figura 19 - Virtual Lab

„Compararea capacităților de căldură molare ale metalelor”

Scopul lucrării este de a compara capacitatea termică a metalelor prezentate. Pentru a efectua lucrarea, trebuie să selectați metalul, să setați temperatura și să înregistrați citirile.

2.4.5 Demonstrarea posibilităților de creare a pachetului software „Laboratorul de fizică virtuală”

Blocul de asamblare a circuitului electric main.html a fost dezvoltat separat și într-un mod ușor diferit. Să luăm în considerare procesul mai detaliat.

• Etapa. Primul pas a fost crearea unui prototip folosind http://gomockingbird.com/, un instrument online care facilitează crearea, previzualizarea și partajarea modelelor de aplicații. Vederea ferestrei viitoare este prezentată în Figura 20.

Figura 20 - Prototipul ferestrei „Asamblarea circuitului electric”

În partea stângă a ferestrei s-a decis amplasarea unui panou cu elemente electrice, în partea superioară a butoanelor principale (deschidere, salvare, ștergere, verificare), restul va fi rezervat pentru asamblarea circuitului electric. Pentru designul prototipului, am ales baza bootstrap - acesta este ceva de genul stilurilor universale pentru design, exemple pot fi găsite aici http://getbootstrap.com/getting-started/#examples

• Etapa. Pentru pregătirea schemei, am ales http://raphaeljs.com/ - una dintre cele mai simple biblioteci care vă permite să construiți grafice (exemplu http://raphaeljs.com/graffle.html) (Figura 21).

Figura 21 - Proiectarea și schema ferestrei "Asamblarea circuitului electric"

Ca semifabricat pentru construirea unui circuit electric, a fost folosită o bibliotecă pentru construirea de grafice și a fost selectat un circuit adecvat, care va fi modificat și adaptat în continuare la cerințele noastre.

• Etapa. Apoi am adăugat câteva elemente de bază.

Pe grafic, am înlocuit formele geometrice cu imagini, biblioteca selectată vă permite să utilizați orice imagini (Figura 22).

Figura 22 - Proiectarea și schema ferestrei "Asamblarea circuitului electric"

La acest pas, au fost create imagini ale elementelor circuitului electric, lista elementelor în sine a fost extinsă, iar în fereastra pentru construirea unui circuit electric, acum putem conecta elemente electrice.

Pasul 4 Pe baza aceluiași bootstrap, am realizat un model de fereastră pop-up - trebuia să fie folosit pentru orice acțiuni care necesită confirmarea utilizatorului (exemplu http://getbootstrap.com/javascript/#modals) Figura 23.

Figura 23 - Fereastra pop-up

În viitor, trebuia să plaseze sarcini în această fereastră pop-up cu dreptul de a alege de către utilizator.

• Etapa. În fereastra pop-up creată la pasul anterior, am adăugat o listă cu mai multe opțiuni pentru sarcini care vor fi oferite studentului. Am decis să aleg temele pe baza curriculum-ului gimnazial (clasele 8-9).

Sarcinile includ: titlu, descriere și imagine (Figura 24).

Figura 24 - Selectarea unei opțiuni de activitate

Astfel, la acest pas, avem o fereastră pop-up cu o selecție de sarcini, când dați clic pe una dintre ele, aceasta devine activă (evidențiată).

• Etapa. Datorită utilizării diferitelor elemente electrice în sarcini, a devenit necesar să se adauge mai multe. După adăugare, vom testa modul în care funcționează legăturile dintre elemente (Figura 25).

Figura 25 - Adăugarea elementelor circuitului electric

Toate elementele pot fi plasate în fereastra de construcție a circuitului și pot fi stabilite conexiuni fizice, așa că să trecem la pasul următor.

• Etapa. Când verificați o sarcină, trebuie să informați cumva utilizatorul despre rezultat.

Figura 26 - Sfaturi instrumente

Principalele tipuri de erori la efectuarea sarcinilor de asamblare a lanțului sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1 - Principalele tipuri de erori.

• Etapa. După finalizarea sarcinii, devine disponibil butonul „Verificare”, care începe verificarea. La acest pas, a fost adăugată o descriere a elementelor și legăturilor care trebuie să fie pe diagramă pentru finalizarea cu succes (Figura 27).

Figura 27 - Verificarea circuitului electric

Dacă sarcina este finalizată cu succes, atunci după verificare apare o casetă de dialog care ne informează că sarcina a fost finalizată cu succes.

Pasul 9 La acest pas, s-a decis adăugarea unui punct de conectare, care ne va permite să asamblam circuite mai complexe cu conexiune paralelă (Figura 28).

Figura 28 - Punct de conectare

După ce elementul „punct de joncțiune” a fost adăugat cu succes, a devenit necesară adăugarea unui job folosind acest element.

• Etapa. Pornirea și verificarea sarcinii de asamblare a unui circuit electric cu dispozitive (Figura 29).

Figura 29 - Rezultatul execuției

2.4.6 Orientări pentru utilizarea pachetului software creat „Laboratorul virtual de fizică”

2.4.7 Descrierea secțiunii „Despre dezvoltator”

Secțiunea „Despre dezvoltator” conține informații de bază despre autor și rezultatele așteptate ale introducerii pachetului software în procesul educațional modern (Figura 31).

Figura 31 - Despre dezvoltator

Această secțiune a fost creată pentru a oferi informații scurte despre dezvoltatorul pachetului software Virtual Physics Laboratory.

Această secțiune conține cele mai de bază informații despre autor, descrie pe scurt rezultatele așteptate de dezvoltare, atașează un certificat de aprobare a pachetului software și indică, de asemenea, liderul proiectului de absolvire.

Concluzie

În lucrarea prezentată, o trecere în revistă a literaturii științifice și pedagogice privind utilizarea instrumentelor virtuale în sistem învăţământul modern. Pe baza acesteia, a fost relevată semnificația deosebită a utilizării unui laborator virtual în procesul de învățare.

Lucrarea discută despre utilizarea TIC în procesul educațional, problema virtualizării educației, posibilitățile de lucru în laborator virtual în studiul proceselor și fenomenelor greu de studiat în condiții reale.

Având în vedere faptul că piața modernă de software oferă un număr mare de diverse programe shell, a fost pusă întrebarea cu privire la necesitatea de a crea un pachet software care să vă permită să efectuați lucrări de laborator virtual fără dificultăți. Cu ajutorul unui computer, un student poate finaliza cu ușurință și rapid munca necesară și poate monitoriza progresul implementării acesteia.

Înainte de a continua cu implementarea pachetului software, a fost dezvoltată o structură generalizată a Laboratorului Virtual de Fizică, care este prezentată în Figura 1.

După aceea, a fost efectuată selecția mediului instrumental pentru dezvoltarea pachetului software „Laboratorul virtual de fizică”.

A fost dezvoltată o structură specifică a pachetului software, prezentată în Figura 5.

Este analizată baza de date cu elemente gata făcute care pot fi utilizate pentru crearea unui pachet software.

A fost ales un instrument pentru crearea unui laborator virtual de fizică, mediul FrontPages, deoarece vă permite să creați și să editați cu ușurință și ușurință pagini HTML.

În cursul lucrării, a fost creat produsul software „Laboratorul virtual de fizică”. Laboratorul dezvoltat va ajuta cadrele didactice să desfășoare procesul educațional educațional. De asemenea, este capabil să simplifice semnificativ desfășurarea lucrărilor complexe de laborator, contribuie la o reprezentare vizuală a experienței în curs, crește eficiența procesului educațional și motivează studenții.

În pachetul software au fost create trei laboratoare virtuale:

1. Circuite electrice.
2. fenomene mecanice.
3. Fenomene termice.

În fiecare lucrare, elevii își pot testa cunoștințele individuale.

Pentru a asigura interacțiunea studenților cu pachetul software, au fost elaborate recomandări metodologice care ajută la începerea rapidă și ușoară a implementării laboratoarelor virtuale.

Pachetul software „Virtual Laboratory in Physics” a fost testat în clasă de un profesor de categoria I Rott O.S. (se atașează certificat de aprobare) De asemenea, pachetul software a fost prezentat la conferința „Tehnologii informaționale în educație”.

Produsul software a fost testat, timp în care s-a dovedit că produsul software îndeplinește scopurile și obiectivele stabilite, funcționează stabil și poate fi aplicat în practică.

Astfel, trebuie remarcat faptul că munca de laborator virtual înlocuiește (complet sau în anumite etape) un obiect natural de studiu, care vă permite să obțineți rezultatele experimentelor, să vă concentrați pe aspectele cheie ale fenomenului studiat și să reduceți timpul de studiu. experimentul.

Atunci când se efectuează lucrări, trebuie amintit că un model virtual afișează procese și fenomene reale într-o formă mai mult sau mai puțin simplificată, schematică, astfel încât clarificarea întrebării despre ceea ce este de fapt subliniat în model și ce este lăsat în culise poate fi una a formelor sarcinii. Acest tip de lucru poate fi realizat în întregime într-o versiune computerizată, sau poate fi realizat ca parte a unei lucrări mai ample care include și lucrul cu obiecte naturale și echipamente de laborator.

Lista literaturii folosite

1. Abdrakhmanova, A.Kh. Tehnologii informaționale ale educației la cursul de fizică generală într-o universitate tehnică / A.Kh. Abdrakhmanova - M Tehnologii educaționale și societate 2010. V. 13. Nr. 3. p. 293-310.
2. Bayens D. Lucru eficient cu Microsoft FrontPage2000/D. Bayens - Sankt Petersburg: Peter, 2000. - 720 s. - ISBN 5-272-00125-7.
3. Krasilnikova, V.A. Utilizarea tehnologiilor informației și comunicării în educație: manual / V.A. Krasilnikov. [Resursă electronică], RUN 09K121752011. - Adresa de acces http://artlib.osu.ru/site/.
4. Krasilnikova, V.A. Tehnologie pentru dezvoltarea instrumentelor informatice de învățare / V.A. Krasilnikov, curs de prelegeri „Tehnologii pentru dezvoltarea instrumentelor informatice de învățare” în sistemul Moodle - El.resource - http://moodle.osu.ru
5. Krasilnikova, V.A. Formarea și dezvoltarea tehnologiilor de învățare pe calculator / V.A. Krasilnikov, monografie. - M.: RAO IIO, 2002. - 168 p. - ISBN 5-94162-016-0.
6. Noile tehnologii pedagogice și informaționale în sistemul de învățământ: manual / Ed. E.S. Polat. - M.: Academia, 2001. - 272p. - ISBN 5-7695-0811-6.
7. Novoseltseva O.N. Posibilități de utilizare a instrumentelor multimedia moderne în procesul educațional / O.N. Novoseltseva // Știință pedagogică și educație în Rusia și în străinătate. - Taganrog: GOU NPO PU, 2006. - Nr. 2.
8. Uvarov A.Yu. Noile tehnologii informaționale și reforma educației / A.Yu. Uvarov // Informatică și educație. - M.: 1994. - Nr. 3.
9. Shutilov F.V. Tehnologii informatice moderne în educație. Lucrări științifice / F.V. Şutilov // Profesor 2000. - 2000. - Nr. 3.
10. Yakushina E.V. Nou mediu informațional și învățare interactivă / E.V. Yakushina // Învățământ liceal și gimnazial. - 2000. - Nr. 2.
11. E.S. Polat Noile tehnologii pedagogice și informaționale în sistemul de învățământ, M., 2000
12. S.V. Simonovic, informatică: Curs de bază, Petru, 2001.
13. Bezrukov, V.S. Pedagogie. Pedagogie proiectivă: un manual pentru școlile tehnice industriale și pedagogice și pentru studenții specialităților de inginerie și pedagogie / V.S. Bezrukov - Ekaterinburg: Carte de afaceri, 1999.
14. Fizica în animații. [Resursă electronică]. - URL: http://physics.nad.ru.
15. Site-ul companiei ruse „NT-MDT” pentru producția de echipamente nanotehnologice. [Resursă electronică]. - URL: http://www.ntmdt.ru/spm-principles.
16. Modele flash ale fenomenelor termice și mecanice. [Resursă electronică]. - URL: http://www.virtulab.net.
17. Yasinsky, V.B. Experiență în crearea de resurse electronice de învățare // „Utilizarea tehnologiilor moderne de informare și comunicare în pedagogie”. Karaganda, 2008. S. 16-37.
18. Fiul, T.E. Program de pregătire multimedia pentru orele practice de fizică // „Fizica în sistemul educaţiei pedagogice”. M.: /T.E. Program de instruire Sleep Multimedia pentru cursuri practice de fizică. VVIA ei. prof. NU. Jukovski, 2008. S. 307-308.
19. Nuzhdin, V.N., Kadamtseva, G.G., Panteleev, E.R., Tikhonov, A.I. Strategia și tactica managementului calității educației - Ivanovo: 2003. / V.N. Nuzhdin, G.G. Kadamtseva, E.R. Panteleev, A.I. Tihonov. Strategia și tactica managementului calității educației.
20. Starodubtsev, V. A., Fedorov, A. F. Rolul inovator al lucrărilor virtuale de laborator și al atelierelor de calculator // Conferința integrală rusească „EOIS-2003”./V.A. Starodubtsev, A.F. Fedorov, Rolul inovator al lucrărilor de laborator virtual și al atelierelor de calculator.
21. Kopysov, S.P., Rychkov V.N. Mediu software pentru construirea modelelor de calcul ale metodei elementelor finite pentru calculul distribuit paralel / S.P. Kopysov, V.N. Rychkov Tehnologii informaționale. - 2008. - Nr 3. - S. 75-82.
22. Kartasheva, E. L., Bagdasarov, G. A. Vizualizarea datelor experimentelor de calcul în domeniul modelării 3D a laboratoarelor virtuale / E.L. Kartasheva, G.A. Bagdasarov, Vizualizare științifică. — 2010.
23. Medinov, O. Dreamweaver / O. Medinov - Sankt Petersburg: Peter, 2009.
24. Midhra, M. Dreamweaver MX / M. Midhra - M.: AST, 2005. - 398c. - ISBN 5-17-028901-4.
25. Bayens D. Lucru eficient cu Microsoft FrontPage2000/D. Bayens Sankt Petersburg: Peter, 2000. - 720 s. - ISBN 5-272-00125-7.
26. Matthews, M., Cronan D., Poulsen E. Microsoft Office: FrontPage2003 / M. Matthews, D. Cronan, E. Poulsen - M .: NT Press, 2006. - 288 p. - ISBN 5-477-00206-9.
27. Plotkin, D. FrontPage2002 / D. Plotkin - M.: AST, 2006. - 558 p. - ISBN 5-17-027191-3.
28. Morev, I. A. Tehnologii informaționale educaționale. Partea 2. Măsurători pedagogice: un tutorial. / I. A. Morev - Vladivostok: Editura Dalnevost. un-ta, 2004. - 174 p.
29. Demin I.S. Utilizarea tehnologiilor informaționale în activități educaționale și de cercetare / I.S. Demin // Tehnologii școlare. - 2001. Nr. 5.
30. Kodzhaspirova G.M. Mijloace tehnice instruire și metode de utilizare a acestora. Manual / G.M. Kodzhaspirova, K.V. Petrov. - M.: Academia, 2001.
31. Kupriyanov M. Instrumente didactice ale noilor tehnologii educaționale / M. Kupriyanov // Învățământul superior în Rusia. - 2001. - Nr. 3.
32. B.S. Berenfeld, K.L. Butyagina, Produse educaționale inovatoare ale unei noi generații folosind instrumente TIC, Probleme educaționale, 3-2005.
33. TIC în domeniu. Partea V. Fizica: Ghid: Ed. V.E. Fradkin. - Sankt Petersburg, GOU DPO TsPKS SPB „Centrul regional pentru evaluarea calității educației și tehnologiei informației”, 2010.
34. V.I. Elkin „Lecții originale de fizică și metode de predare” „Fizica la școală”, nr.24/2001.
35. Randall N., Jones D. Folosind Microsoft FrontPage Special Edition / N. Randall, D. Jones - M .: Williams, 2002. - 848 p. - ISBN 5-8459-0257-6.
36. Talyzina, N.F. Psihologie pedagogică: manual. indemnizație pentru studenți. medie ped. manual instituții / N.F. Talyzina - M.: Centrul editorial „Academia”, 1998. - 288 p. - ISBN 5-7695-0183-9.
37. Thorndike E. Principii ale predării bazate pe psihologie / E. Thorndike. - Ed. a II-a. - M.: 1929.
38. Hester N. FrontPage2002 pentru Windows/N. Hester - M.: DMK Press, 2002. - 448 p. - ISBN 5-94074-117-7.

Descarca: Nu aveți acces pentru a descărca fișiere de pe serverul nostru.

Lucrări de laborator virtual în fizică.

Un loc important în formarea competenței de cercetare a studenților la lecțiile de fizică este acordat unui experiment demonstrativ și lucrării frontale de laborator. Un experiment fizic la lecțiile de fizică formează ideile acumulate anterior de elevi despre fenomenele și procesele fizice, completează și extinde orizonturile elevilor. În cursul unui experiment desfășurat de studenți pe cont propriu în timpul lucrului de laborator, ei învață legile fenomenelor fizice, se familiarizează cu metodele de studiu, învață să lucreze cu instrumente și instalații fizice, adică învață să dobândească în mod independent cunoștințe în practică. Astfel, atunci când desfășoară un experiment fizic, elevii își dezvoltă competența de cercetare.

Dar pentru a efectua un experiment fizic cu drepturi depline, atât demonstrativ, cât și frontal, este necesar să aveți suficient echipament adecvat. În prezent, laboratoarele școlare de fizică nu sunt suficient dotate cu instrumente de fizică și ajutoare vizuale pentru demonstrații și lucrări frontale de laborator. Echipamentul existent nu numai că a căzut în paragină, ci este și învechit.

Dar chiar și atunci când laboratorul de fizică este complet echipat cu instrumentele necesare, un experiment real necesită mult timp pentru al pregăti și al conduce. În același timp, din cauza erorilor semnificative de măsurare, a constrângerilor de timp ale lecției, un experiment real nu poate servi adesea ca sursă de cunoștințe despre legile fizice, deoarece modelele revelate sunt doar aproximative și, adesea, eroarea calculată corect depășește valorile măsurate. ei înșiși. Astfel, este dificil să se efectueze un experiment de laborator cu drepturi depline în fizică cu resursele disponibile în școli.

Elevii nu-și pot imagina unele fenomene ale macrocosmosului și microcosmosului, întrucât anumite fenomene studiate în cursul de fizică a unei școli medii nu pot fi observate în viața reală și, în plus, reproduse experimental într-un laborator de fizică, de exemplu, fenomenele atomice și nucleare. fizica etc.

Executarea sarcinilor experimentale individuale în sala de clasă pe echipamentul existent are loc cu anumiți parametri specificați, care nu pot fi modificați. În acest sens, este imposibil de urmărit toate regularitățile fenomenelor studiate, ceea ce afectează și nivelul de cunoștințe al elevilor.

Și, în sfârșit, este imposibil să-i înveți pe elevi pe ai mei cunoștințe fizice, adică să-și formeze competența de cercetare, folosind doar tehnologiile tradiționale de predare. Trăind în lumea informației, este imposibil să desfășori procesul de învățare fără utilizarea tehnologiei informației. Și, în opinia noastră, există motive pentru aceasta:

Sarcina principală a educației în acest moment- formarea deprinderilor şi abilităţilor elevilor de auto-dobândire a cunoştinţelor. Tehnologia informației face posibil acest lucru.

Nu este un secret pentru nimeni că în acest moment studenții și-au pierdut interesul pentru învățare, și în special pentru studiul fizicii. Iar utilizarea unui calculator crește și stimulează interesul elevilor pentru obținerea de noi cunoștințe.

Fiecare elev este individual. Iar utilizarea unui computer în predare vă permite să țineți cont caracteristici individuale student, oferă o alegere excelentă elevului însuși în alegerea propriului ritm de studiu al materialului, consolidare și evaluare. Evaluarea rezultatelor însușirii temei de către elev prin efectuarea de teste pe calculator înlătură atitudinea personală a profesorului față de elev.

În acest sens, apare o idee: Folosiți tehnologia informației la orele de fizică și anume atunci când efectuați lucrări de laborator.

Dacă efectuăm un experiment fizic și o muncă frontală de laborator folosind modele virtuale cu ajutorul unui computer, atunci putem compensa lipsa de echipamente din laboratorul fizic al școlii și, astfel, putem învăța elevii să obțină în mod independent cunoștințe fizice în timpul unui exercițiu fizic. experimente pe modele virtuale, adică oportunitate reală formarea competenţei de cercetare necesare în rândul studenţilor şi creşterea nivelului de educaţie a studenţilor la fizică.

Utilizarea tehnologiilor informatice în lecțiile de fizică permite formarea deprinderilor practice, întrucât mediul virtual al computerului vă permite să modificați rapid configurația experimentului, ceea ce oferă o variabilitate semnificativă a rezultatelor acestuia, iar acest lucru îmbogățește semnificativ practica studenților. efectuarea de operaţii logice de analiză şi formularea concluziilor rezultatelor experimentului. În plus, puteți testa în mod repetat cu parametri variabili, puteți salva rezultatele și puteți reveni la studii la un moment convenabil. În plus, un număr mult mai mare de experimente poate fi efectuat în versiunea pentru computer. Lucrul cu aceste modele deschide oportunități cognitive enorme pentru studenți, făcându-i nu numai observatori, ci și participanți activi la experimente.

Un alt punct pozitiv este că computerul oferă o unică, nu realizabilă experiment fizic, capacitatea de a vizualiza nu un fenomen natural real, ci modelul său teoretic simplificat, care vă permite să găsiți rapid și eficient principalele modele fizice ale fenomenului observat. În plus, elevul poate, concomitent cu derularea experimentului, să observe construcția modelelor grafice corespunzătoare. O modalitate grafică de afișare a rezultatelor simulării facilitează asimilarea unor cantități mari de informații primite de către elevi. Astfel de modele sunt de o valoare deosebită, deoarece elevii, de regulă, întâmpină dificultăți semnificative în construirea și citirea graficelor. De asemenea, este necesar să se țină cont de faptul că nu toate procesele, fenomenele, experimentele istorice din fizică pot fi imaginate de către un student fără ajutorul modelelor virtuale (de exemplu, difuzia în gaze, ciclul Carnot, fenomenul efectului fotoelectric, energia de legare a nucleelor ​​etc.). Modelele interactive permit elevului să vadă procesele într-o formă simplificată, să-și imagineze scheme de instalare, să pună la punct experimente care sunt în general imposibile în viața reală.

Toate lucrările de laborator de calculatoare se desfășoară conform schemei clasice:

Dezvoltarea teoretică a materialului;

Studierea unei configurații de laborator de computere finite sau crearea unui model al unei configurații reale de laborator pe un computer;

Implementarea de studii experimentale;

Prelucrarea rezultatelor experimentului pe computer.

O configurație de laborator de calculatoare, de regulă, este un model de computer al unei configurații experimentale reale, realizată folosind grafica pe computer si simulare pe calculator. În unele lucrări, există doar o diagramă a configurației laboratorului și a elementelor sale. În acest caz, configurația laboratorului trebuie asamblată pe un computer înainte de a începe laboratorul. Implementarea studiilor experimentale este un analog direct al unui experiment pe o instalație fizică reală. În acest caz, procesul fizic real este simulat pe un computer.

Caracteristicile EOR « Fizica. Electricitate. Laboratorul virtual.

În prezent, există destul de multe instrumente electronice de învățare în care există dezvoltări ale lucrărilor de laborator virtual. În munca noastră, am folosit instrumentul electronic de învățare „Fizica. Electricitate. Laboratorul virtual» (în continuare - ESO are scopul de a susține procesul educațional pe tema „Electricitate” în învățământul general institutii de invatamant(Fig. 1).

Fig.1 ESP.

Acest manual a fost creat de un grup de oameni de știință Polotsky universitate de stat. Există mai multe avantaje în utilizarea acestui ESP.

Instalare ușoară a programului.

Interfață de utilizator simplă.

Dispozitive, copiați complet pe cele reale.

Un număr mare de dispozitive.

Sunt respectate toate regulile reale de lucru cu circuitele electrice.

Posibilitatea de a deține suficient un numar mare munca de laborator in diferite conditii.

Posibilitatea de a efectua lucrări, inclusiv pentru demonstrarea consecințelor care nu sunt realizabile sau nedorite într-un experiment la scară largă (arderea unei siguranțe, a unui bec, a unui dispozitiv de măsurare electrică; schimbarea polarității pornirii dispozitivelor etc. ).

Posibilitatea de a efectua lucrări de laborator nu într-o instituție de învățământ.

Informatii generale

ESE este conceput pentru a oferi suport informatic pentru predarea disciplinei „fizica”. obiectivul principal crearea, diseminarea și aplicarea ESE - îmbunătățirea calității educației prin utilizarea eficientă, solidă metodologic, sistematică de către toți participanții la procesul educațional la diferite etape ale activităților educaționale.

Materialele educaționale incluse în acest ESP îndeplinesc cerințele curriculumului de fizică. Materialele educaționale ale acestui ESE vor sta la baza materialelor din manualele moderne de fizică, precum și materialele didactice pentru lucrări de laborator și cercetări experimentale.

Aparatul conceptual utilizat în ESE dezvoltat se bazează pe materialul educațional al manualelor de fizică existente, precum și pe cărți de referință despre fizică recomandate pentru utilizare în liceu.

Laboratorul virtual este implementat ca o aplicație separată de sistem de operareWindows.

Acest ESP vă permite să efectuați lucrări frontale de laborator folosind modele virtuale de instrumente și dispozitive reale (Fig. 2).

Fig.2 Echipament.

Experimentele demonstrative oferă o oportunitate de a arăta și explica rezultatele acelor acțiuni care sunt imposibil sau nedorit de realizat în condiții reale (Fig. 3).

Fig. 3 Rezultate nedorite ale experimentului.

Este oferită oportunitatea de a organiza munca individuală, atunci când elevii pot configura în mod independent experimente, precum și repetarea experienței în afara lecției, de exemplu, pe un computer de acasă.

Numirea ESO

ESP este un instrument informatic utilizat în predarea fizicii, necesar pentru rezolvarea problemelor educaționale și pedagogice.

ESE poate fi folosit pentru a oferi suport informatic pentru predarea disciplinei „fizică”.

În componența ESE sunt incluse 8 lucrări de laborator la secțiunea „Electricitate” a cursului de fizică studiat în clasele a VIII-a și a XI-a de liceu.

Cu ajutorul ESE sunt rezolvate principalele sarcini de furnizare a suportului informatic pentru următoarele etape ale activității educaționale:

Explicația materialului educațional,

Consolidarea și repetarea acestuia;

Organizarea activității cognitive independente a elevului;

Diagnosticarea și corectarea lacunelor în cunoștințe;

Control intermediar si final.

ESP poate fi folosit ca remediu eficient pentru formarea deprinderilor practice la elevi în următoarele forme de organizare a activităților educaționale:

Pentru a efectua lucrări de laborator (scopul principal);

Ca mijloc de organizare a unui experiment demonstrativ, inclusiv pentru demonstrarea consecințelor care nu sunt realizabile sau nedorite într-un experiment la scară largă (arderea unei siguranțe, a unui bec, a unui dispozitiv de măsurare electrică; schimbarea polarității pornirii dispozitivelor, etc.)

La rezolvarea problemelor experimentale;

Pentru organizarea muncii educaționale și de cercetare a elevilor, rezolvarea problemelor creative după orele de școală, inclusiv acasă.

ESP poate fi folosit și în următoarele demonstrații, experimente și studii experimentale virtuale: surse curente; ampermetru, voltmetru; studiul dependenței puterii curentului de tensiunea din secțiunea circuitului; studiul dependenței puterii curentului în reostat de lungimea părții sale de lucru; studiul dependenței rezistenței conductoarelor de lungimea, aria secțiunii transversale și tipul de substanță; dispozitivul și funcționarea reostatelor; conectarea în serie și paralelă a conductorilor; determinarea puterii consumate de încălzitorul electric; sigurante.

despre volum memorie cu acces aleator: 1 GB;

frecventa procesorului de la 1100 MHz;

memorie pe disc - 1 GB spațiu liber pe disc;

funcții în sistemele de operareWindows 98/NT/2000/XP/ Vista;

în sistem de operare dolșiro fie instalat browserDOMNIȘOARĂexplorator 6.0/7.0;

pentru confortul utilizatorului, locul de muncă trebuie să fie echipat cu un manipulator de mouse, un monitor cu o rezoluție de 1024X 768 și mai sus;

Disponibilitate dispozitivecitindCD/ DVDdiscuri pentru instalarea ESP.

ORGANIZAREA STUDIULUI CURSULUI DE FIZICĂ

În conformitate cu Programul de lucru al disciplinei „Fizică”, studenții cu normă întreagă studiază cursul de fizică în primele trei semestre:

Partea 1: Mecanica si fizica moleculara (1 semestru).
Partea 2: Electricitate și magnetism (semestrul II).
Partea 3: Optică și fizică atomică (semestrul 3).

Când studiezi fiecare parte a cursului de fizică, sunt furnizate următoarele tipuri de lucrări:

1. Studiul teoretic al cursului (prelegeri).
2. Exerciții de rezolvare a problemelor (exerciții practice).
3. Efectuarea și protecția lucrărilor de laborator.
4. Rezolvarea independentă a problemelor (teme).
5. Hârtii de testare.
6. Decalaj.
7. Consultatii.
8. Examen.

Studiu teoretic al cursului de fizică.

Studiul teoretic al fizicii se desfășoară în cursuri în flux susținute în conformitate cu Programul cursului de fizică. Prelegerile se citesc conform programului catedrei. Prezența la cursuri pentru studenți este obligatorie.

Pentru auto-studiul disciplinei, studenții pot folosi lista de literatură educațională de bază și suplimentară recomandată pentru partea relevantă a cursului de fizică sau manuale pregătite și publicate de personalul departamentului. Mijloacele de predare pentru toate părțile cursului de fizică sunt disponibile în domeniul public pe site-ul departamentului.

Ateliere

În paralel cu studiul materialului teoretic, studentul trebuie să stăpânească metodele de rezolvare a problemelor la toate secțiunile de fizică în cadrul orelor practice (seminarii). Prezența la orele practice este obligatorie. Seminariile se desfășoară în conformitate cu programul departamentului. Monitorizarea progresului curent al elevilor este realizată de un profesor care conduce cursuri practice pe următorii indicatori:

• prezența la orele practice;
• eficacitatea muncii elevului în clasă;
• completitudinea temelor pentru acasă;
• rezultatele a două teste la clasă;

Pentru pregătirea independentă, studenții pot folosi manuale de rezolvare a problemelor pregătite și publicate de personalul catedrei. Manuale pentru rezolvarea problemelor din toate părțile cursului de fizică sunt disponibile pe site-ul departamentului.

Lucrări de laborator

Lucrările de laborator urmăresc familiarizarea elevului cu aparatura de măsură și metodele de măsurători fizice, pentru a ilustra legile fizice de bază. Lucrările de laborator se desfășoară în laboratoarele de învățământ ale catedrei de fizică conform descrierilor întocmite de profesorii catedrei (disponibile în domeniul public pe site-ul catedrei), și conform programului catedrei.

În fiecare semestru, studentul trebuie să finalizeze și să susțină 4 lucrări de laborator.

La prima lecție, profesorul efectuează un briefing de siguranță, informează fiecare elev despre o listă individuală de lucrări de laborator. Elevul efectuează prima lucrare de laborator, înscrie rezultatele măsurătorilor într-un tabel și face calculele corespunzătoare. Studentul trebuie sa intocmeasca acasa raportul final asupra lucrarilor de laborator. La pregătirea unui raport, este necesar să se utilizeze dezvoltarea educațională și metodologică „Introducere în teoria măsurătorilor” și „Orientări pentru studenți privind proiectarea lucrărilor de laborator și calculul erorilor de măsurare” (disponibile în domeniul public pe site-ul web). al departamentului).

La următorul elev al lecției trebuie sa prezentați o primă lucrare de laborator complet finalizată și pregătiți o schiță a următoarei lucrări din lista dvs. Rezumatul trebuie să îndeplinească cerințele pentru proiectarea lucrărilor de laborator, să includă o introducere teoretică și un tabel în care vor fi introduse rezultatele măsurătorilor viitoare. În cazul neîndeplinirii acestor cerințe pentru următoarea lucrare de laborator, studentul nepermis.

La fiecare lecție, începând cu cea de-a doua, elevul apără lucrarea de laborator finalizată complet anterior. Protecția constă în explicarea rezultatelor experimentale obținute și răspunsul la întrebările de control date în descriere. Lucrările de laborator sunt considerate a fi complet finalizate dacă există semnătura profesorului în caiet și nota corespunzătoare în jurnal.

După finalizarea și susținerea tuturor lucrărilor de laborator prevăzute de programa, profesorul care conduce clasa pune nota de „proces” în jurnalul de laborator.

Dacă, din orice motiv, un student nu a putut finaliza programa pentru un atelier fizic de laborator, atunci acest lucru se poate face la ore suplimentare care se țin conform programului catedrei.

Pentru pregătirea orelor, studenții pot folosi recomandările metodologice pentru efectuarea lucrărilor de laborator, care sunt disponibile în domeniul public pe site-ul catedrei.

Hârtii de testare

Pentru controlul curent al progresului studentului în fiecare semestru la orele practice (seminarii) se organizează două săli de clasă. hârtii de test. În conformitate cu sistemul de punctaj - rating al departamentului, fiecare lucrare de control este evaluată cu 30 de puncte. Suma totală de puncte obținute de elev la efectuarea testelor (suma maximă pentru două probe este de 60) este utilizată pentru formarea punctajului elevului și este luată în considerare la stabilirea notei finale la disciplina „Fizică”.

decalaj

Studentul primește un credit la fizică cu condiția ca 4 lucrări de laborator să fie finalizate și susținute (jurnalul de laborator conține o notă la finalizarea lucrărilor de laborator) și suma punctajelor pentru controlul curent al progresului este mai mare sau egală cu 30. credit în carnetul de evidență și declarația este înscrisă de către profesorul care desfășoară orele practice (seminarii).

Examen

Examenul se desfășoară pe tichete aprobate de departament. Fiecare bilet include două întrebări teoretice și o sarcină. Pentru a facilita pregătirea, studentul poate folosi lista de întrebări pentru pregătirea examenului, pe baza căreia se formează biletele. Lista întrebărilor de examen este disponibilă public pe site-ul web al Departamentului de Fizică.

1. 4 lucrări de laborator au fost finalizate și apărate integral (în jurnalul de laborator este marcat pe offset pentru lucrul de laborator);
2. scorul total al controlului de progres curent pentru 2 teste este mai mare sau egal cu 30 (din 60 posibil);
3. nota „promovată” se aplică în caietul de note și în foaia de calificare

În cazul nerespectării paragrafului 1, studentul are dreptul de a participa la ateliere suplimentare de laborator, care se desfășoară conform programului catedrei. La indeplinirea paragrafului 1 si nerespectarea paragrafului 2, studentul are dreptul de a nota punctele lipsa pe comisiile de proba, care se desfasoara in cadrul sesiunii conform programului catedrei. Elevii care au obținut 30 de puncte sau mai mult în timpul controlului actual al performanței nu au voie să se prezinte în comisia de examen pentru a crește punctajul de evaluare.

Suma maximă de puncte pe care un elev le poate nota cu controlul de performanță curent este de 60. În același timp, suma maximă de puncte pentru un control este de 30 (pentru două controale 60).

Profesorul are dreptul să adauge cel mult 5 puncte unui elev care a participat la toate orele practice și a lucrat activ la acestea (cu toate acestea, suma totală de puncte pentru controlul actual al progresului nu trebuie să depășească 60 de puncte).

Numărul maxim de puncte pe care un student le poate nota pe baza rezultatelor examenului este de 40 de puncte.

Suma totală de puncte obținute de student pentru semestru constituie baza notării disciplinei „Fizică” în conformitate cu următoarele criterii:

• dacă suma punctajelor actualului control al progresului și certificării intermediare (examen) mai puțin de 60 de puncte, atunci nota este „nesatisfăcătoare”;
• 60 până la 74 de puncte, atunci nota este „satisfăcător”;
• dacă suma punctajelor curentului de control al progresului și certificării intermediare (examen) se încadrează în intervalul de la 75 până la 89 de puncte, atunci nota este „bună”;
• dacă suma punctajelor curentului de control al progresului și certificării intermediare (examen) se încadrează în intervalul de la 90 până la 100 de puncte, atunci nota este „excelent”.

Notele „excelent”, „bun”, „satisfăcător” sunt stabilite în foaia de examen și carnetul de evidență. Evaluarea „nesatisfăcătoare” este stabilită numai în declarație.

ATELIER DE LABORATOR

Link-uri pentru descărcarea laboratoarelor*
*Pentru a descărca fișierul, faceți clic dreapta pe link și selectați „Salvare țintă ca...”
Pentru a citi fișierul, trebuie să descărcați și să instalați Adobe Reader.

Partea 1. Mecanica si fizica moleculara

Partea 2. Electricitate și magnetism

Partea 3. Optica si fizica atomica