онлайнові лабораторії

Візуалізація - один з найбільш ефективних прийомів навчання, що допомагає набагато простіше і глибше розібратися в суті різних явищ, недарма наочні посібники використовувалися ще в далекій давнині. Особливо корисні візуалізація і моделювання при вивченні динамічних, що змінюються в часі об'єктів і явищ, які буває складно зрозуміти, дивлячись на просту статичну картинку в звичайному підручнику. Лабораторні роботи та навчальні експерименти не тільки корисні, але і дуже цікаві - при відповідній організації, звичайно.

Далеко не всі навчальні експерименти можна або потрібно проводити в «реальному» режимі. Не дивно, що технології комп'ютерного моделювання досить швидко прийшли в цю область. Зараз на ринку представлено цілий ряд програмних пакетів, призначених для здійснення віртуальних навчальних експериментів. В даному огляді буде розглянута відносно нова іпостась таких рішень: віртуальні онлайнові лабораторії. З їх допомогою можна проводити комп'ютерні експерименти, які не набуваючи додаткових програм, причому в будь-який зручний час, був би доступ до Інтернету.

У розвитку сучасних мережевих проектів такого плану зараз спостерігається кілька тенденцій. Перша - розсіювання по значній кількості ресурсів. Поряд з великими проектами, які акумулюють значну кількість контенту, існує безліч сайтів, на яких зібрано потроху лабораторій. Друга тенденція - наявність як багатогалузевих проектів, що пропонують лабораторії для різних галузей знань, так і тематичних спеціалізованих проектів. Нарешті, не можна не відзначити, що в онлайні найкраще представлені лабораторії, присвячені природничих наук. Дійсно: фізичні експерименти взагалі можуть бути вельми витратним заходом, а комп'ютерна лабораторія дозволяє заглянути за куліси складних процесів. Виграє та хімія: немає потреби в придбанні справжніх реактивів, обладнанні лабораторії, немає побоювання що-небудь зіпсувати в разі помилки. Не менш благодатним полем для віртуальних лабораторних практикумів - біологія і екологія. Не секрет, що детальне вивчення біологічного об'єкта часто закінчується його загибеллю. Екологічні ж системи великі і складні, так що застосування віртуальних моделей дозволяє спростити їх сприйняття.

В наш огляд увійшли кілька найбільш цікавих онлайнових проектів як багатогалузевого, так і тематичного плану. Всі веб-ресурси даного огляду - сайти з відкритим, безкоштовним доступом.

VirtuLab

Ресурс VirtuLab - найбільший в сучасному Рунеті збірник віртуальних дослідів з різних навчальних дисциплін. Основна одиниця колекції - віртуальний експеримент. З технічної точки зору, це інтерактивний ролик, зроблений за допомогою Adobe Flash. Деякі лабораторії виконані в тривимірній графіці. Для роботи з ними знадобиться встановити Adobe Shockwave Player з доповненням Havok Physics Scene. Знайти це додаток можна на сайті director-online.com. Розпакувати отриманий архів потрібно в каталог Xtras вашого Adobe Shockwave Player, який знаходиться в системному каталозі Windows.

Ресурс VirtuLab - найбільше зібрання віртуальних онлайнових   лабораторій російською мовою
Ресурс VirtuLab - найбільше зібрання віртуальних онлайнових
лабораторій російською мовою

Кожен ролик дозволяє провести будь-якої експеримент, який має навчальну мету і чітке завдання. Користувачеві ж пропонуються всі інструменти і об'єкти, необхідні для отримання результату. Завдання і підказки виводяться у вигляді текстових повідомлень. У роликах VirtuLab сильний навчальний аспект, наприклад, якщо користувач помиляється, система не пустить його далі до виправлення помилки.

Колекція експериментів VirtuLab досить обширна і різноманітна. Власної вбудованої пошукової системи у VirtuLab немає, тому для того, щоб знайти потрібний експеримент, доведеться просто перегортати розділи каталогу. Архів розділений на чотири основні блоки: «Фізика», «Хімія», «Біологія» та «Екологія». Усередині них присутні більше вузькі тематичні розділи. Зокрема, для фізики це розділи даної дисципліни. Тут є досліди по знайомству з механікою, електричними і оптичними ефектами. Ряд лабораторій виконаний в 3D-графіці, що допомагає демонструвати різноманітні досліди: від експериментів з динамометрами до рефракції та інших оптичних ефектів.

У «Біології» ж основою поділу стали класи шкільної програми. Зміст завдань тут може бути дуже різним. Так, є і завдання на вивчення особливостей будови різних живих організмів (наприклад, конструктор для збирання всіляких організмів із запропонованих «деталей») і завдання, що імітують роботу з мікроскопом і з препаратами різних тканин.

VirtuLab
Оцінка:

5
Мова інтерфейсу: російська
Розробник: Віртуальна лабораторія "ВіртуЛаб"
сайт: www.virtulab.net

PhET

За своїм змістом даний ресурс, розроблений Університетом Колорадо, також є багатогалузевим. На його сторінках представлені віртуальні лабораторії, що демонструють різні явища в галузі фізики, хімії, біології, геології, а також інтерактивні математичні інструменти. Всього в каталозі PhET знаходяться кілька сотень демонстрацій.

Всього в каталозі PhET знаходяться кілька сотень демонстрацій

Сайт PhET є багатогалузевий колекцією Java-аплетів,
з якими можна працювати як в онлайні, так і на локальному комп'ютері

Окремо, в розділі Cutting Edge Research, виділені демонстрації, присвячені найсучаснішим досліджень. Новинки в архіві з'являються регулярно, для них призначений розділ New Sims.

Зверніть увагу на підрозділ Translated Sims. Ця сторінка містить перелік всіх мов, на які були переведені пропоновані віртуальні лабораторії. Є серед них і російський - таких дослідів тут на сьогоднішній день рівно п'ятдесят. Цікаво, що кількість демонстрацій англійською, сербською та угорською практично рівне. При бажанні можна взяти участь в перекладі демонстрацій. Для цього пропонується спеціальний додаток PhET Translation Utility.

Що ж являють собою демонстрації PhET і кому вони можуть бути корисні? Побудовані вони на технології Java. Це дозволяє запускати експерименти в онлайні, завантажувати аплети на локальний комп'ютер, а також впроваджувати їх на інші веб-сторінки в якості віджетів. Всі ці опції передбачені на сторінці кожної демонстрації PhET.

Всі експерименти PhET інтерактивні. Вони містять одне або декілька завдань, а також набір всіх елементів, необхідних для їх вирішення. Оскільки хід рішення, як правило, досить докладно розкривається в текстових примітках, основна мета демонстрацій - візуалізація та роз'яснення ефектів, а не тестування знань і навичок користувача. Так, одна з демонстрацій хімічного розділу пропонує скласти молекули з пропонованих атомів і подивитися на тривимірну візуалізацію результату. У біологічному розділі є калькулятор балансу витрати людиною калорій протягом дня: можна вказувати види та кількість споживаної їжі, а також обсяг фізичних вправ. Потім залишається тільки спостерігати за змінами піддослідного «чоловічка» заданого віку, росту і початкової ваги. Математичний розділ може похвалитися дуже корисними інструментами побудови графіків різних функцій, арифметичними іграми та іншими цікавими додатками. Фізичний розділ пропонує широкий вибір «лабораторій», що демонструють найрізноманітніші явища - від простого руху до квантових взаємодій.

PhET
Оцінка:

4
Мова інтерфейсу: англійська, є російська
Розробник: University of Colorado
сайт: phet.colorado.edu

Wolfram Demonstrations Project

Дуже цінним джерелом онлайнових лабораторій є багатогалузевий ресурс Wolfram Demonstrations Project. Мета проекту - наочна демонстрація концепцій сучасної науки і техніки. Wolfram претендує на роль єдиної платформи, що дозволяє створити об'єднаний каталог онлайнових інтерактивних лабораторій. Це, на думку його розробників, дозволить користувачам уникнути проблем, пов'язаних із застосуванням різнорідних навчальних ресурсів і платформ розробки.

Це, на думку його розробників, дозволить користувачам уникнути проблем, пов'язаних із застосуванням різнорідних навчальних ресурсів і платформ розробки

Каталог Wolfram Demonstrations Project налічує понад 7 тис.
віртуальних лабораторій

Даний сайт є частиною великого інтернет-проекту Wolfram. В даний час Wolfram Demonstrations Project володіє значним каталогом з більш ніж 7 тис. Інтерактивних демонстрацій.

Технологічною основою для створення лабораторій і демонстрацій служить пакет Wolfram Mathematica. Для перегляду демонстрацій знадобиться завантажити і встановити спеціальний Wolfram CDF Player розміром трохи більше 150 Мбайт.

Каталог проекту складається з 11 основних розділів, що відносяться до різних галузей знання і людської діяльності. Тут є великі фізичні, хімічні та математичні розділи, а також присвячені техніці, інженерної справи. Добре представлені біологічні науки. Рівні складності моделей, так само як і рівні викладу, найрізноманітніші. В каталозі є досить складні демонстрації, орієнтовані на вищу школу, чимало лабораторій присвячено ілюстрації новітніх наукових досягнень. У той же час на сайті є і розділи, призначені для дітей. Певним незручністю може стати хіба що мовний бар'єр: проект Wolfram в даний час суто англомовний. Втім, тексту в демонстраціях і лабораторіях трохи, інструменти управління досить прості, а розібратися з ними легко і без підказок.

Тут немає якихось конкретних завдань або контролю їх виконання. Однак не можна назвати контент просто презентаціями або відеороликами. У демонстраціях Wolfram є частка інтерактивності. Практично в будь-який з них є інструменти, які допомагають змінювати параметри об'єктів для огляду, проводячи тим самим віртуальні досліди над ними. Це сприяє більш глибокому розумінню демонструються процесів і явищ.

Wolfram Demonstrations Project
Оцінка:

4
Мова інтерфейсу: англійська
Розробник: Wolfram Demonstrations Project & Contributors
сайт: demonstrations.wolfram.com

IrYdium Chemistry Lab

Крім «багатогалузевих» проектів в сучасній Мережі є чимало спеціалізованих онлайнових лабораторій, присвячених певним наук. Почнемо з проекту The ChemCollective, присвяченого вивченню хімії. Він містить чимало тематичних матеріалів англійською мовою. Один з його найбільш цікавих розділів - власна віртуальна лабораторія під назвою IrYdium Chemistry Lab. Її пристрій помітно відрізняється від усіх розглянутих вище проектів. Справа в тому, що тут не пропонуються якісь певні, конкретні досліди зі своїми завданнями. Замість цього, користувачеві надана практично повна свобода дій.

Замість цього, користувачеві надана практично повна свобода дій

Онлайнова хімічна лабораторія IrYdium відрізняється
високою гнучкістю в налаштуванні і роботі

Виконана лабораторія у вигляді Java-аплета. Його, до речі, можна скачати і запускати на локальному комп'ютері - відповідна посилання на завантаження винесена на головну сторінку проекту.

Інтерфейс аплета розділений на кілька зон. Посередині знаходиться робочий простір, в якому відображається хід проведеного експерименту. Права колонка віддана за своєрідну «приладову панель» - тут виводиться інформація про події реакціях: температура, показники кислотності, молярности і інші допоміжні дані. У лівій же частині аплета розміщується так званий «Склад реактивів». Це набір всіляких віртуальних реактивів, виконаний у вигляді ієрархічного дерева. Тут можна знайти кислоти, підстави, індикаторні речовини і все інше, що необхідно хіміку-експериментатору. Для роботи з ними пропонуються хороший вибір різної лабораторного посуду, пальник, ваги та інше обладнання. В результаті користувач отримує в своє розпорядження непогано оснащену лабораторію, яка має мало чим обмеженими можливостями експериментування.

Оскільки конкретних завдань тут немає, експерименти проводяться так, як необхідно і цікаво користувачеві. Залишається лише вибрати потрібні речовини, побудувати експериментальну установку за допомогою пропонованого віртуального обладнання і запустити реакцію. Дуже зручно, що вийшло речовина дозволяється додати в колекцію реактивів, щоб використовувати в подальших експериментах.

Загалом, вийшов цікавий і корисний ресурс, що відрізняється високою гнучкістю застосування. Якщо ж врахувати наявність практично повного російського перекладу програми, то лабораторія IrYdium Chemistry Lab здатна стати дуже корисним інструментом для освоєння базових хімічних знань.

IrYdium Chemistry Lab
Оцінка:

5
Мова інтерфейсу: російська, англійська
Розробник: The ChemCollective
сайт: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

«Віртуальна лабораторія» teachmen.ru

Це другий російський проект в нашому огляді. Даний ресурс спеціалізується на фізичних явищах. Область застосування віртуальних лабораторій не обмежується тільки рамками шкільної програми. Пропоновані в них онлайнові досліди, розроблені фахівцями Челябінського державного університету, підійдуть не тільки школярам, ​​а й студентам. З технічної точки зору, цей ресурс - комбінація Flash і Java, тому знадобиться заздалегідь перевірити оновлення віртуальної Java-машини на своєму комп'ютері.

З технічної точки зору, цей ресурс - комбінація Flash і Java, тому знадобиться заздалегідь перевірити оновлення віртуальної Java-машини на своєму комп'ютері

Завдання проекту «Віртуальна лабораторія» відрізняються
більш високою складністю

Дизайн лабораторій тут схематичний і суворий. Здається, ніби постають своєрідні ожилі картинки з підручника. На цьому наголошується і наявністю матеріалів, призначених для супроводу навчальних занять. Основний акцент в таких експериментах ставиться на виконання конкретних завдань і перевірку знань користувача.

В каталог проекту включено десяток основних тематичних розділів - від механіки до атомної та ядерної фізики. У кожному з них зібрано до десяти відповідних інтерактивних віртуальних лабораторій. Крім того, пропонуються ілюстровані конспекти лекцій, причому деякі з них забезпечені власними віртуальними експериментами.

Робоче середовище експериментатора тут відтворюється досить уважно. Прилади демонструються у вигляді схем, пропонується будувати графіки і вибирати відповіді з наявних варіантів. Експерименти в «Віртуальної лабораторії» складніше, ніж в VirtuLab. У колекцію ресурсу входять досліди з атомної та ядерної фізики, фізики лазерів, а також «конструктор атомів», що пропонує зібрати атом з різних елементарних частинок. Є експерименти на знаходження і нейтралізацію джерела радіації, вивчення властивостей лазерів. Крім того, присутні і орієнтовані в першу чергу на школярів «механічні» лабораторії.

Online Labs in

Крім великих ресурсів з десятками і сотнями віртуальних дослідних майданчиків в Мережі є чимало невеликих сайтів, що пропонують кілька цікавих експериментів по певній, звичайно вузькій тематиці.

Крім великих ресурсів з десятками і сотнями віртуальних дослідних майданчиків в Мережі є чимало невеликих сайтів, що пропонують кілька цікавих експериментів по певній, звичайно вузькій тематиці

Хорошим стартовим пунктом при пошуку невеликих віртуальних
лабораторій здатний стати проект Online Labs in

У такій ситуації, для того щоб знайти потрібні демонстрації, безумовно, стануть в нагоді проекти-каталоги, колекціонують і систематизують посилання на такі сайти. Хорошим стартовим пунктом здатний стати каталог Online Labs in (onlinelabs.in). Даний ресурс займається збором і систематизацією посилань на проекти, що пропонують вільно доступні онлайнові експерименти і лабораторії в різних галузях наук. Для кожної науки виділено відповідний розділ. У сфері інтересів проекту, перш за все, фізика, хімія і біологія. Саме ці розділи є одними з найбільших і добре оновлюваними. Крім того, поступово наповнюються ті, що присвячені анатомії, астрономії, геології та математики. Кожен з розділів містить посилання на відповідні інтернет-ресурси з короткою анотацією англійською мовою, що розповідає про призначення тієї чи іншої лабораторії.

«Віртуальна лабораторія» teachmen.ru
Оцінка:

3
Мова: російська
Розробник: Челябінський державний університет
сайт: teachmen.ru

Що ж являють собою демонстрації PhET і кому вони можуть бути корисні?