Применение виртуальных лабораторий в системе общего образования

Использование дополненной виртуальности как иммерсивной образовательной технологии в рамках профильного обучения школьников. Информационные технологии и виртуальные лаборатории в школьном курсе информатики как объект изучения и средство обучения.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 08.02.2022
Размер файла 1015,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение виртуальных лабораторий в системе общего образования

Н.В. Вознесенская,

А.В. Гриншкун

В статье рассматриваются основные виды учебных материалов, их преимущества и недостатки, а также произведен анализ существующих видов виртуальных лабораторий, описаны их характеристики, которые необходимо учитывать при использовании этих лабораторий в рамках системы общего образования.

Ключевые слова: виртуальные лаборатории; конструктор; модель; общее образование.

N.V. Voznesenskaya,

A.V. Grinshkun

Application of Virtual Laboratories in the General Education System

The article discusses the main types of educational materials, their advantages and disadvantages, and also analyzes the existing types of virtual laboratories, which must be taken into account when using them within the general education system.

Keywords: virtual laboratories; constructor; model; general education.

Существует два основных вида учебных материалов -- реальные и виртуальные. Реальные учебные материалы позволяют максимально точно передать все свойства объектов и принципы работы в системах. Так, с помощью реальных объектов можно продемонстрировать их вес, теплопроводность, текстуру материала, провести манипуляции, основанные на применении мелкой моторики, и т. д. Объекты в такой симуляции будут вести себя точно так же, как и в реальной работе. Если есть возможность проведения обучения с использованием реальных учебных материалов лучше использовать их, так как эффективность усвоения материала будет выше.

С другой стороны, школы ограничены в использовании большого количества образовательных материалов из-за их высокой цены, необходимости специальной подготовки кадров, высокого порога вхождения для использования реальных инструментов. Реактивы могут быть огне- или взрывоопасны, токсичны, ядовиты. Объекты могут быть радиоактивны, слишком горячими или холодными, тяжелыми или травмоопасными и т. д.

Кроме того, существуют демонстрации, которые в принципе сложно или невозможно выполнить с помощью материальных объектов. К такому типу можно отнести очень быстрые процессы (расхождение волн от упавшей капли воды, деформация стекла при его разбитии, движение крыльев колибри и т. д.), которые очень сложно рассмотреть во всех подробностях без возможности управления скоростью течения времени, либо очень медленные процессы (развитие организма, развитие Земли или Вселенной, исторические процессы, текучесть стекла и т. д.), которые не позволяют наблюдать их в ограниченных временных рамках.

Также это могут быть микро- (строение атома, синтез белка, молекулярное строение вещества и т. д.) или макропроцессы (движение материков, столкновение галактик, развитие грозового фронта и т. д.). В таких случаях принципиально невозможно или очень сложно показать что-то с помощью реальных учебных материалов.

Виртуальные учебные материалы ограничены лишь вычислительными мощностями компьютера и сложностью программной реализации. Кроме ранее недоступных лабораторных работ и демонстраций, с помощью электронных систем можно демонстрировать дополнительную информацию, такую как распространение электромагнитных волн, векторы влияющих на объект сил, динамические отображения на картах и т. д., что невозможно наглядно показать даже в простых реальных работах. Однако ни одна виртуальная система не сможет произвести реалистичную симуляцию всех физических свойств.

Кроме того, современные компьютерные средства ввода-вывода не позволяют задействовать все органы чувств человека и реализовать поддержку реалистичных манипуляций в трехмерном пространстве. Еще одним недостатком применения цифровых образовательных ресурсов является меньшая дидактическая эффективность; снижение ее происходит за счет своеобразного «недоверия» психики человека и невозможности очного сопоставления виртуального и реального.

В результате оказывается, что использование реальных учебных материалов существенно эффективней, чем их виртуальных аналогов. Однако в случае невозможности проведения реальных работ и демонстраций, либо их недостаточной наглядности виртуальные учебные материалы будут работать более продуктивно, чем текстовое описание или обычная статическая иллюстрация [1-3].

Также стоит отметить труднореализуемые заочные занятия, проводимые в рамках дистанционного образования или выполнения домашних работ. В таком случае использование виртуальных учебных материалов оправдано.

В настоящий момент существует большое количество различных виртуальных учебных материалов. Одними из самых полезных и незаменимых являются виртуальные лаборатории.

Как и другие учебные материалы, виртуальные лаборатории позволяют повысить уровень наглядности и интерактивности процесса обучения, однако в отличие от предзаписанных демонстраций в виртуальной лаборатории нет четкого сценария действий (или он носит необязательный характер), а есть только прописанные правила взаимодействия между объектами и их свойства. Это позволяет обучающимся проявлять в процессе работы творческие способности и развивать исследовательские навыки.

Среди главных факторов, препятствующих распространению практики использования виртуальных лабораторий в основной школе, стоит выделить отсутствие соответствующего программного обеспечения и методического наполнения. Так, для получения наибольшей эффективности каждая такая лаборатория должна быть разработана с привлечением профессиональных разработчиков и при этом иметь достаточно узкую специализацию. К такому типу виртуальных лабораторных работ можно отнести среду Labster (рис. 1), однако проведение в ней симуляций по сценарию учителя вне уже готовых работ невозможно. В настоящий момент в виртуальной лаборатории Labster представлено более 160 различных симуляций по биологии, химии, инженерии, медицине, физике и экологии.

Другой подход к реализации виртуальных лабораторий -- использование специализированных конструкторов. В этом варианте учитель может самостоятельно подготавливать необходимый инструментарий и формировать виртуальную лабораторию подобно конструктору, содержащему готовые модули с предзаписанными правилами взаимодействия и с задаваемыми свойствами (температура, давление, объем, вещество и т д.).

Рис. 1. Скриншоты фрагментов анализируемых процессов в среде Labster

Как правило, качество получаемых лабораторий будет не такое высокое, как в случае специально разработанных, но зато учитель может более гибко подстраивать их под поставленные задачи. Среди примеров таких конструкторов можно выделить приложения из раздела «Лаборатории» Библиотеки проекта «Московская электронная школа» (МЭШ) (см. рис. 2).

Рис. 2. Список всех виртуальных лабораторий из раздела «Лаборатории» Библиотеки МЭШ

Например, виртуальные лаборатории по физике представляют собой конструкторы, моделирующие основные этапы выполнения лабораторных работ, экспериментов с использованием различного лабораторного оборудования. Подобные виртуальные лаборатории создаются в целях имитации реальной лабораторной среды и производимых в ней процессов, а также и моделирования среды, в которой учащиеся могут применять свои теоретические знания на практике, в том числе и в эксперименте.

Кроме достоинств в получении результатов, интерактивный характер таких методов обучения обеспечивает интуитивно понятную и приятную среду обучения и взаимодействия с виртуальной лабораторией. С помощью таких лабораторий учащиеся могут отрабатывать основные действия, умения и навыки, которые необходимы при выполнении натурного эксперимента, повторить их выполнение в домашних условиях. Целесообразно, чтобы процесс создания виртуальных лабораторных установок предполагал изучение существующих реальных лабораторных установок.

Однако даже существующие готовые виртуальные лаборатории и конструкторы в настоящий момент времени сложно применять в системе общего образования, так как все они не стандартизированы, плохо интегрируются в электронные системы обучения, а большинство из них не имеют перевода на русский язык. В результате, несмотря на имеющийся высокий образовательный потенциал, виртуальные лаборатории пока не получили массового распространения.

Литература

1. Азевич А. И. Разработка и использование ресурсов проекта «Московская электронная школа» / А. И. Азевич и др. М.: МГПУ, 2018. 99 с.

2. Гриншкун А. В. Использование дополненной виртуальности как иммерсивной образовательной технологии в рамках профильного обучения школьников / А. В. Гриншкун и др. // Профильная школа. 2020. Т 8. № 4. С. 27-31.

3. Гриншкун А. В. Информационные технологии в школьном курсе информатики как объект изучения и средство обучения // Студенческая наука: сборник научных трудов. М.: МГПУ, 2018. С. 233-241.

виртуальность обучение виртуальный лаборатория

Literatura

1. Azevich A. I. Razrabotka i ispol'zovanie resursov proekta «Moskovskaya e'lektronnaya shkola» / A. I. Azevich i dr. M.: MGPU, 2018. 99 s.

2. Grinshkun A. V. Ispol'zovanie dopolnennoj virtual'nosti kak immersivnoj obrazovatel'noj texnologii v ramkax profil'nogo obucheniya shkol'nikov / A. V. Grinshkun i dr. // Profil'naya shkola. 2020. T 8. № 4. S. 27-31.

3. Grinshkun A. V. Informacionny'e texnologii v shkol'nom kurse informatiki kak ob'' ekt izucheniya i sredstvo obucheniya // Studencheskaya nauka: sbornik nauchny' x trudov. M.: MGPU, 2018. S. 233-241.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Ознакомление с педпосылками интеграции изучения средств информатики. Развитие логического и алгоритмического мышления при изучении информатики. Описание компьютерной технологии обучения. Использование здоровьесберегающих технологий для детского здоровья.

    контрольная работа [29,1 K], добавлен 26.02.2015

  • Курс информатики как средство обеспечения компьютерной грамотности молодежи, подготовки школьников к практической деятельности, труду в информационном обществе. Современные информационные технологии. Процессы обучения школьников на компьютере.

    доклад [23,8 K], добавлен 26.01.2009

  • Основы обучения старшеклассников технологии создания мультимедийной презентации в курсе информатики. Создание качественной презентации средствами Power Point с использованием графической информации, слайдов, звука, видеоклипов, эффектов анимации.

    дипломная работа [2,5 M], добавлен 09.07.2012

  • Основы проектирования дистанционных курсов. Педагогические особенности организации дистанционного обучения в информационно-образовательной среде открытого образования. Концептуальные положения технологии модульного обучения. Состав и структура модуля.

    реферат [62,1 K], добавлен 28.05.2010

  • Проведение анализа развития, проблем и перспектив развития дистанционной формы образования как новой формы обучения. Информационные технологии в системе дистанционного обучения. Анализ его внедрения в Костанайском социально-техническом университете.

    дипломная работа [3,0 M], добавлен 23.04.2015

  • Использование информационных технологий в образовании. Системы дистанционного обучения и виртуальные лаборатории. Мультимедийная платформа Adobe Flash. Этапы разработки виртуального лабораторного практикума: оптимизация кода и разработка компонентов.

    дипломная работа [3,3 M], добавлен 15.06.2017

  • Сущность медиаобразования: базовые проблемы, развитие, цель обучения. Анализ образного мышления, компьютерной графики и анимации, процесс создания мультимедийной образовательной технологии. Разработка мини ролика с помощью технологии 2D для школьников.

    дипломная работа [3,7 M], добавлен 27.03.2012

  • Понятия выставки, экспозиции и виртуальности. Их представительства в сети. Виртуальные выставки на службе экспобизнеса. Особенности их организаций. Техническая реализация виртуальных экспозиций. Примеры существующих виртуальных музеев в Интернет.

    реферат [60,1 K], добавлен 25.11.2009

  • Место темы "Кодирование информации" в школьном курсе информатики. Рекомендации по изучению "Кодирования информации" в школьном курсе информатики. Дидактический материал для изучения темы "Кодирование информации" и внеклассное мероприятие по информатике.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 17.06.2012

  • Разработка теории и методики преподавания раздела "Алгоритмизация и программирование" в школьном курсе информатики. Методические проблемы изучения алгоритмов работы с величинами. Требования к знаниям учащихся по линии алгоритмизации и программирования.

    курсовая работа [70,2 K], добавлен 09.07.2012

  • Общая характеристика технологии "дополненной" реальности. Google Glass как один из самых известных продуктов, использующих технологию "дополненой" реальности. Преимущества и области применения QR-коды. Особенности использования QR-технологии в музеях.

    реферат [635,4 K], добавлен 16.01.2014

  • Разработка информационной образовательной технологии на основе системы управления обучением Moodle. Теоретические основы электронного образования и программные платформы для организации электронного обучения, преимущества и недостатки такого обучения.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 07.07.2012

  • Формирование и развитие системы непрерывного образования. Понятие информационной технологии. Роль средств новых информационных технологий в образовании. Направления внедрения средств новых информационных технологий в образование.

    реферат [28,9 K], добавлен 21.11.2005

  • Основные понятия и структура обработчика на языке Pascal. Элективные курсы по информатике в системе профильного обучения. Элективный курс "Программирование в среде Delphi". Методические материалы по изучению программирования на языке Object Pascal.

    методичка [55,4 K], добавлен 08.12.2010

  • Краткий обзор основных программных "инструментов" для создания мультимедийных презентаций. Мультимедиа как новое средство электронной коммуникации. Использование гипермедиа-технологий в сфере образования. Применение мультимедиа в виртуальной реальности.

    реферат [70,2 K], добавлен 25.04.2015

  • Естественно-научные аспекты информатики. Проблемы изучения и представления информационных задач. Построение современных информационных технологий. Роль вычислительных средств в информатике и их развитие. Персональные компьютеры и поколения ЭВМ.

    реферат [28,1 K], добавлен 25.07.2009

  • Происхождение и развитие информатики, ее структура и связь с другими науками, сходства и различия с кибернетикой. Информационные революции и этапы развития вычислительной техники. Информация как научная категория. Информационные процессы и системы.

    реферат [200,6 K], добавлен 21.12.2010

  • Место и содержание компьютерного моделирования в курсе информатики. Применение цифровых образовательных ресурсов на уроках и для самостоятельного изучения в соответствии с возможностями электронных программ. Программная реализация "Транспортной задачи".

    курсовая работа [4,6 M], добавлен 04.05.2014

  • Психолого–педагогические особенности процесса обучения растровым графическим редакторам. Тематическое планирование по теме "Графический редактор Adobe Photoshop" в профильном курсе. Экспериментальная проверка основных положений разработанной методики.

    дипломная работа [2,4 M], добавлен 23.04.2011

  • Компьютерные обучающие системы. Принципы новых информационных технологий обучения. Типы обучающих программ. Активизация обучения. Компьютерное тестирование. Перспективные исследования в области компьютерного обучения. Интернет-технологии, мультимедиа.

    контрольная работа [60,3 K], добавлен 10.09.2008

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.