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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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