🗊Презентация ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ И РАБОТА С НИМИ Виртуальные лаборатории и работа с ними - лекция

ЛЕКЦИЯ № 9: ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ И РАБОТА С НИМИ. Насирова Ш.Н.

ПЛАН: 1. Программное обеспечение для создания виртуальной лаборатории. 2. Простые шаги по созданию виртуальной лаборатории. 3. Создание виртуальной лаборатории.

Виртуальная лаборатория представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. Виртуальная лаборатория представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. В первом случае мы имеем дело с так называемой лабораторной установкой с удаленным доступом, в состав которой входит реальная лаборатория, программно-аппаратное обеспечение для управления установкой и оцифровки полученных данных, а также средства коммуникации. Во втором случае все процессы моделируются при помощи компьютера. Несмотря на то, что на практике виртуальными часто называют оба типа лабораторий, такое определение точно подходит только для второго типа.

Необходимость создания виртуальных лабораторий в образовании возникла в связи с трудностями применения в некоторых случаях реальных лабораторий. Виртуальные лаборатории обладают следующими преимуществами по сравнению с реальными Необходимость создания виртуальных лабораторий в образовании возникла в связи с трудностями применения в некоторых случаях реальных лабораторий. Виртуальные лаборатории обладают следующими преимуществами по сравнению с реальными Для того чтобы в полной мере понять значимость и необходимость виртуальных лабораторий в современном образовании необходимо начать рассмотрение данного вопроса с материально технической оснащенности учебных заведений различного уровня.

В данный момент очень актуален вопрос отсутствия пригодного лабораторного оборудования, в связи с постоянно и неуклонно развивающимся техническим прогрессом, также существуют важные недостатки финансового обеспечения. Эксплуатация морально устаревших и отсутствие современных учебных лабораторных комплексов не позволяет в полном объеме получить практические навыки для закрепления изученного теоретического материала, что негативно сказывается на качестве образовательного процесса в целом. Наряду с этим обучение и наука все больше и чаще реализуются программное и виртуальные лаборатории становятся естественным инструментом университетского и послевузовского образования. В данный момент очень актуален вопрос отсутствия пригодного лабораторного оборудования, в связи с постоянно и неуклонно развивающимся техническим прогрессом, также существуют важные недостатки финансового обеспечения. Эксплуатация морально устаревших и отсутствие современных учебных лабораторных комплексов не позволяет в полном объеме получить практические навыки для закрепления изученного теоретического материала, что негативно сказывается на качестве образовательного процесса в целом. Наряду с этим обучение и наука все больше и чаще реализуются программное и виртуальные лаборатории становятся естественным инструментом университетского и послевузовского образования.

Использование виртуальных лабораторий в учебном процессе позволяет с одной стороны предоставить возможность обучающемуся провести эксперименты с оборудованием и материалом, которыми он не имеет возможности воспользоваться из-за отсутствия реальной лаборатории, получить практические навыки проведения экспериментов, ознакомиться детально с компьютерной моделью и процессом работы уникальной аппаратуры, исследовать опасные в реальной ситуации процессы и явления, не опасаясь за возможные последствия. Использование виртуальных лабораторий в учебном процессе позволяет с одной стороны предоставить возможность обучающемуся провести эксперименты с оборудованием и материалом, которыми он не имеет возможности воспользоваться из-за отсутствия реальной лаборатории, получить практические навыки проведения экспериментов, ознакомиться детально с компьютерной моделью и процессом работы уникальной аппаратуры, исследовать опасные в реальной ситуации процессы и явления, не опасаясь за возможные последствия.

Что такое «виртуальная лаборатория»? По определению В.В. Трухина, виртуальная лаборатория «представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. В первом случае мы имеем дело с так называемой лабораторной установкой с удаленным доступом, в состав которой входит реальная лаборатория, программно-аппаратное обеспечение для управления установкой и оцифровки полученных данных, а также средства коммуникации.

Во втором случае все процессы моделируются при помощи компьютера», итак, под виртуальными лабораториями понимается два типа программно-аппаратных комплексов: Во втором случае все процессы моделируются при помощи компьютера», итак, под виртуальными лабораториями понимается два типа программно-аппаратных комплексов:  лабораторная установка с удаленным доступом – назовем такие комплексы дистанционные лаборатории программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты – виртуальные лаборатории (в узком смысле).

Согласно упомянутому выше источнику, основными преимуществами виртуальных лабораторий являются: Согласно упомянутому выше источнику, основными преимуществами виртуальных лабораторий являются:  Отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудования и реактивов. Из-за недостаточного финансирования во многих лабораториях установлено старое оборудование, которое может искажать результаты опытов и служить потенциальным источником опасности для обучающихся. Кроме того, в таких областях как, например, химия, кроме оборудования требуются также расходные материалы (реактивы), стоимость которых достаточно высока. Разумеется, компьютерное оборудование и программное обеспечение также стоит недешево, однако универсальность компьютерной техники и ее широкая распространенность компенсируют этот недостаток.  Возможность моделирования процессов, протекание которых принципиально невозможно в лабораторных условиях.

Наглядная визуализация на экране компьютера. Современные компьютерные технологии позволят пронаблюдать процессы, трудноразличимые в реальных условиях без применения дополнительной техники, например, из-за малых размеров наблюдаемых частиц. Наглядная визуализация на экране компьютера. Современные компьютерные технологии позволят пронаблюдать процессы, трудноразличимые в реальных условиях без применения дополнительной техники, например, из-за малых размеров наблюдаемых частиц. Возможность проникновения в тонкости процессов и наблюдения происходящего в другом масштабе времени, что актуально для процессов, протекающих за доли секунды или, напротив, длящихся в течение нескольких лет.

 Безопасность является немаловажным плюсом использования виртуальных лабораторий в случаях, где идет работа, например, с высокими напряжениями или химическими веществами.  Безопасность является немаловажным плюсом использования виртуальных лабораторий в случаях, где идет работа, например, с высокими напряжениями или химическими веществами.  В связи с тем, что управлением виртуального процесса занимается компьютер, появляется возможность быстрого проведения серии опытов с различными значениями входных параметров, что часто необходимо для определения зависимостей выходных параметров от входных.

 Экономия времени и ресурсов для ввода результатов в электронный формат. Некоторые работы требуют последующей обработки достаточно больших массивов, полученных цифровых данных, которые выполняются на компьютере после проведения серии экспериментов. Слабым местом в этой последовательности действий при использовании реальной лаборатории является ввод полученной информации в компьютер. В виртуальной лаборатории этот шаг отсутствует, так как данные могут заноситься в электронную таблицу результатов непосредственно при выполнении опытов экспериментатором или автоматически. Таким образом, экономится время и значительно уменьшается процент возможных ошибок.  Экономия времени и ресурсов для ввода результатов в электронный формат. Некоторые работы требуют последующей обработки достаточно больших массивов, полученных цифровых данных, которые выполняются на компьютере после проведения серии экспериментов. Слабым местом в этой последовательности действий при использовании реальной лаборатории является ввод полученной информации в компьютер. В виртуальной лаборатории этот шаг отсутствует, так как данные могут заноситься в электронную таблицу результатов непосредственно при выполнении опытов экспериментатором или автоматически. Таким образом, экономится время и значительно уменьшается процент возможных ошибок.  И, наконец, отдельное и важное преимущество заключается в возможности использования виртуальной лаборатории в дистанционном обучении, когда в принципе отсутствует возможность работы в лабораториях университета.

Электронное обучение предоставляет студентам возможность выбора темпа обучения, содержания и времени освоения независимо от территории проживания. Данное обучение является самостоятельной формой, соответствует и отражает закономерности науки, дидактики, педагогической психологии, педагогики и других методик. Электронное обучение предоставляет студентам возможность выбора темпа обучения, содержания и времени освоения независимо от территории проживания. Данное обучение является самостоятельной формой, соответствует и отражает закономерности науки, дидактики, педагогической психологии, педагогики и других методик. Напомним, что электронное обучение развивалось в несколько этапов:  педагог – несколько студентов (применялась электронная почта, персональный компьютер, телефон);  появление локальных сетей, совершенствование средств связи (обучающие компьютерные программы, диски);  применение глобальных сетей (интернет-обучение, дистанционные платформы обучения, создание информационно образовательной среды).

Основными принципами электронного обучения являются модульность, непрерывность, открытость, динамичность, адаптивность, креативность. Безусловно, в электронном обучении особая роль отводится электронным образовательным ресурсам, которые отвечают за качество образования. Основными принципами электронного обучения являются модульность, непрерывность, открытость, динамичность, адаптивность, креативность. Безусловно, в электронном обучении особая роль отводится электронным образовательным ресурсам, которые отвечают за качество образования. Термин «электронные образовательные ресурсы» понимается как электронное средство учебного назначения, обеспечивающее информирование студентов о методических особенностях изучения модулей (дисциплин) онлайн и офлайн взаимодействия педагога и обучающегося; регламентацию самостоятельной работы, учебно-методический комплекс (контент), автоматизированный контроль, направленное на освоение компетенций в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом.

О. В. Насс трактует содержание понятия «электронные образовательные ресурсы» как компьютерные средства, которые применяются преподавателем для достижения целей обучения. Средствами информационных технологий являются, по мнению авторов М. П. Лапчика, В. Р. Майера, Д. Ш. Матроса: электронные учебники, виртуальные лаборатории, системы тестирования, цифровые образовательные ресурсы, позволяющие не только увеличить степень самостоятельности студентов, но и сформировать их профессиональные компетенции. Достижение целей обучения осуществляется посредством разработки электронных методик, ориентированных на формирование компетенций. О. В. Насс трактует содержание понятия «электронные образовательные ресурсы» как компьютерные средства, которые применяются преподавателем для достижения целей обучения. Средствами информационных технологий являются, по мнению авторов М. П. Лапчика, В. Р. Майера, Д. Ш. Матроса: электронные учебники, виртуальные лаборатории, системы тестирования, цифровые образовательные ресурсы, позволяющие не только увеличить степень самостоятельности студентов, но и сформировать их профессиональные компетенции. Достижение целей обучения осуществляется посредством разработки электронных методик, ориентированных на формирование компетенций.

Однако не все образовательные учреждения могут предоставить полноценные средства практической подготовки студентов, включая основанные на системе виртуальной реальности. Электронное обучение ограничивается видео лекциями и образовательными ресурсами в виде контентом, практические занятия отсутствуют, что вызывает сомнения по освоению образовательной программы и стандарта. На лабораторных занятиях, практикумах, по мнению Е. В. Дозорова и В. А. Дозорова, студенты обучаются по компьютерным играм, создающим микромиры изучаемых модулей (дисциплинам) и способствующим освоению компетенций. Микромиры создаются посредством виртуальных лабораторий. С. М. Вишнякова рассматривает содержание понятия «лаборатория» как учреждение, проводящее научные и технические опыты, а «виртуальный» – действительный, реальный. Однако не все образовательные учреждения могут предоставить полноценные средства практической подготовки студентов, включая основанные на системе виртуальной реальности. Электронное обучение ограничивается видео лекциями и образовательными ресурсами в виде контентом, практические занятия отсутствуют, что вызывает сомнения по освоению образовательной программы и стандарта. На лабораторных занятиях, практикумах, по мнению Е. В. Дозорова и В. А. Дозорова, студенты обучаются по компьютерным играм, создающим микромиры изучаемых модулей (дисциплинам) и способствующим освоению компетенций. Микромиры создаются посредством виртуальных лабораторий. С. М. Вишнякова рассматривает содержание понятия «лаборатория» как учреждение, проводящее научные и технические опыты, а «виртуальный» – действительный, реальный.

Однако «виртуальная лаборатория», по мнению Е. О. Козловского и Г. М. Кравцова, это, прежде всего, программная среда, в которой организована возможность исследования объектов, детализированных относительно реальных процессов в области одного вида знания или деятельности. В. В. Трухина раскрывает содержание понятия «виртуальные лаборатории» как программное аппаратный комплекс, ориентированный на формирование практических умений посредством лабораторной установки с удаленным доступом, основанной на программно-аппаратном обеспечении для управления установкой и обработки данных, включая средства коммуникации. С. А. Ямпольская, В. П. Живоглядов – как программно-аппаратный инструментарий для осуществления исследований. Однако «виртуальная лаборатория», по мнению Е. О. Козловского и Г. М. Кравцова, это, прежде всего, программная среда, в которой организована возможность исследования объектов, детализированных относительно реальных процессов в области одного вида знания или деятельности. В. В. Трухина раскрывает содержание понятия «виртуальные лаборатории» как программное аппаратный комплекс, ориентированный на формирование практических умений посредством лабораторной установки с удаленным доступом, основанной на программно-аппаратном обеспечении для управления установкой и обработки данных, включая средства коммуникации. С. А. Ямпольская, В. П. Живоглядов – как программно-аппаратный инструментарий для осуществления исследований.

Виртуальная лаборатория – это информационный источник, обеспечивающий освоение студентом практических знаний, умений и навыков, позволяющий моделировать объекты и процессы окружающего мира. Виртуальные лаборатории должны предоставлять обучающимся практик ориентированные задачи по освоению модулей (дисциплин) основной профессиональной образовательной программы, содержащие виртуальные инструменты, средства для их решения. Виртуальная лаборатория – это информационный источник, обеспечивающий освоение студентом практических знаний, умений и навыков, позволяющий моделировать объекты и процессы окружающего мира. Виртуальные лаборатории должны предоставлять обучающимся практик ориентированные задачи по освоению модулей (дисциплин) основной профессиональной образовательной программы, содержащие виртуальные инструменты, средства для их решения.

Визуальная демонстрация опытов осуществляется программным обеспечением, создающим визуальный эффект вмешательства обучающихся в процесс. Глубина взаимодействия студента с компьютерной программой характеризуется интерактивностью, следовательно, на первоначальном этапе интерактивность будет незначительна по сравнению с завершающем этапом. Создание виртуальных лабораторий основано на средствах 3D-графики, анимации и видеофрагментах. Виртуальные измерительные приборы позволяют наблюдать за результатами и протеканием эксперимента. Студенты самостоятельно могут формировать практические умения и навыки в удобное время, не ограничивая себя временем. Отметим, что существуют программное обеспечение без готовых сценариев, то есть практических заданий для проверки гипотез. Визуальная демонстрация опытов осуществляется программным обеспечением, создающим визуальный эффект вмешательства обучающихся в процесс. Глубина взаимодействия студента с компьютерной программой характеризуется интерактивностью, следовательно, на первоначальном этапе интерактивность будет незначительна по сравнению с завершающем этапом. Создание виртуальных лабораторий основано на средствах 3D-графики, анимации и видеофрагментах. Виртуальные измерительные приборы позволяют наблюдать за результатами и протеканием эксперимента. Студенты самостоятельно могут формировать практические умения и навыки в удобное время, не ограничивая себя временем. Отметим, что существуют программное обеспечение без готовых сценариев, то есть практических заданий для проверки гипотез.

Виртуальные лаборатории могут включать в себя виртуальные учебные кабинеты, математическое моделирование, пакеты прикладных программ, компоненты CALS – систем и применяться в практиках, лабораторных занятиях, курсовом и дипломном проектировании, исследовательской деятельности. Безусловно, виртуальные лаборатории обладают и недостатком, как и электронное обучение в целом, – это отсутствие непосредственного контакта с объектом изучения, исследования. Однако виртуальные лаборатории расширяют спектр предоставляемых услуг, предоставляют возможность взаимодействия всех участников педагогического сообщества. А современная тенденция сетевого взаимодействия учреждений образования, повсеместное распространение каналов связи, разнообразные средства программирования позволяет общими усилиями создавать виртуальные лаборатории в виде -сервисов. Виртуальные лаборатории могут включать в себя виртуальные учебные кабинеты, математическое моделирование, пакеты прикладных программ, компоненты CALS – систем и применяться в практиках, лабораторных занятиях, курсовом и дипломном проектировании, исследовательской деятельности. Безусловно, виртуальные лаборатории обладают и недостатком, как и электронное обучение в целом, – это отсутствие непосредственного контакта с объектом изучения, исследования. Однако виртуальные лаборатории расширяют спектр предоставляемых услуг, предоставляют возможность взаимодействия всех участников педагогического сообщества. А современная тенденция сетевого взаимодействия учреждений образования, повсеместное распространение каналов связи, разнообразные средства программирования позволяет общими усилиями создавать виртуальные лаборатории в виде -сервисов.

Виртуальные лаборатории в методологическом плане можно классифицировать по типологии моделей предоставления знаний, а именно: гибридного, процедурного и декларативного типов. Гибридный тип применяют для разработки виртуальных приборов, внешняя атрибутика и панель управления идентичны действующим приборам. Режим работы данных приборов построен на математических и имитационных моделях. Виртуальные лаборатории в методологическом плане можно классифицировать по типологии моделей предоставления знаний, а именно: гибридного, процедурного и декларативного типов. Гибридный тип применяют для разработки виртуальных приборов, внешняя атрибутика и панель управления идентичны действующим приборам. Режим работы данных приборов построен на математических и имитационных моделях. Перспективное направление данного типа – имитация лабораторных работ, другими словами, организуется традиционное занятие, которое комментируется преподавателем. Минус такого типа: эксперимент для одного набора исходных данных, при их изменении студенты получают обработанные результаты без участия в эксперименте.

Процедурный тип характеризуется наличием прикладных программ автоматизации труда, основанных на математическом моделировании, что ограничивает возможность сценарных схем по принципу интеллектуальных тренажеров. Процедурный тип характеризуется наличием прикладных программ автоматизации труда, основанных на математическом моделировании, что ограничивает возможность сценарных схем по принципу интеллектуальных тренажеров. Декларативный тип схож с подготовкой и работой электронных учебников, но их содержательными прототипами являются экспонаты реальных лабораторий. В дидактическом плане эффективен комплексный подход к выбору типологии модели, обеспечивая все этапы познавательной деятельности студентов: восприятие, осмысление, закрепление, формирование компетенций, исследовательскую деятельность. Следовательно, мультимедиа комплекс виртуальной лаборатории должен включать методические рекомендации, электронные учебники, тестовые материалы, визуальные лаборатории, математическое (имитационное моделирование), тренажеры и т.д.

Вопросы: Что такое «виртуальная лаборатория»? «Виртуальная лаборатория», по мнению Е. О. Козловского и Г. М. Кравцова? Какие недостатки «виртуальная лаборатория»? Создание виртуальных лабораторий основано какие средствах? Как классифицировать виртуальные лаборатории в методологическом плане?

Литература: Ғуломов С.С. ва бошқалар. Ахборот тизимлари ва технологиялари. Дарслик. Тошкент, “Шарқ”, 2000. – 180 б. Mamarajabov M., Tursunov S. Kompyuter grafikasi va Web-dizayn. Darslik. T.: “Cho‘lpon”, 2013. – 350 b. Aripov M., Fayziyeva M., Dottayev S. Web texnologiyalar. O‘quv qo‘llanma. T.: “Faylasuflar jamiyati”, 2013. – 204 b. Boqiyev R., Mirzahmedova N., Primkulova A. Informatika. O‘quv qo‘llanma. T.: TDPU, 2016. – 200 b. Rixsiboyev T., Rixsiboyeva X., Tursunov S. Kompyuter grafikasi. Darslik. Toshkent: “Tafakkur qanoti”, 2018. – 304 b. Tursunov S., Nazarov I. Ta’limda axborot texnologiyalari. Darslik. Toshkent: “Adabiyot uchqunlari”, 2019. 1, 2-tom, – 262 b.