Инфоурок Другое Другие методич. материалыРеферат "Виртуальные имитационные лаборатории"

Реферат "Виртуальные имитационные лаборатории"

Скачать материал

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ.М.Е.ЕВСЕВЬЕВА»

 

 

Факультет физико-математический

 

Кафедра информатики и вычислительной техники

 

 

 

Реферат

Виртуальные имитационные лаборатории

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка группы МДИ-117

Федюшкина В. А.

Проверила: Кормилицына Т. В.

 

 

 

 

 

 

 

Саранск 2020

Содержание

 

Введение. 3

1 Виртуальные лаборатории. 4

1.1 Виртуальные лаборатории нового поколения. 4

1.2 Виды виртуальных имитационных лабораторий. 4

2 Примеры виртуальных лабораторий. 5

2.1 Среда создания виртуальных лабораторий LabVIEW... 5

2.2 Виртуальная образовательная лаборатория VirtuLab. 7

2.3 Виртуальные лаборатории STAR. 8

Заключение. 10

Список использованной литературы.. 11

 

 

 


 

Введение

 

Сегодня в России уделяется огромное внимание разработке и использованию в учебном процессе электронных образовательных ресурсов (ЭОР). Учителю предоставляется широкий выбор обучающих программ, электронных энциклопедий и справочников и т.п. Все большее внимание при разработке ЭОРов уделяется мультимедиа, которое в значительной степени способствует повышению наглядности ресурсов и эффективности их использования в учебном процессе. ЭОРы с высокой степенью интерактивности, реализующие полноценный режим общения обучающегося с компьютером, способствуют развитию интереса ребенка к освоению нового материала и формированию познавательной и творческой активности.

Примером использования таких ресурсов в учебном процессе могут служить виртуальные лаборатории, позволяющие моделировать объекты и процессы окружающего мира, а также организовывать компьютерный доступ к реальному лабораторному оборудованию. Их использование особенно актуально при преподавании таких дисциплин как физика, химия, биология, экология и др.

Использование виртуальных лабораторий в учебном процессе позволяет с одной стороны предоставить возможность обучающемуся провести эксперименты с оборудованием и материалом, отсутствующим в реальной школьной лаборатории, получить практические навыки проведения экспериментов, ознакомиться детально с компьютерной моделью уникального дорогостоящего объекта, исследовать пожаро- и взрывоопасные процессы и явления, не опасаясь за возможные последствия. С другой стороны, подключение имеющегося лабораторного оборудования и приборов к компьютеру в рамках виртуальной лаборатории позволяет перевести традиционную школьную физическую или химическую лабораторию на новый уровень технологий, соответствующий сегодяшнему уровню развития науки и техники.

1 Виртуальные лаборатории

 

1.1 Виртуальные лаборатории нового поколения

 

Виртуальная лаборатория представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. Существует два типа программно-аппаратных комплексов:

·                   лабораторная установка с удаленным доступом –дистанционные лаборатории;

·                   программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты – виртуальные лаборатории.

Основными преимуществами виртуальных лабораторий являются:

ü    отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудования и реактивов;

ü    возможность моделирования процессов, протекание которых принципиально невозможно в лабораторных условиях;

ü    безопасность проведения экспериментов;

ü    оперативность проведения исследований и обработки результатов;

ü    возможности использования виртуальной лаборатории в дистанционном обучении.

 

1.2 Виды виртуальных имитационных лабораторий

 

Виртуальные лаборатории можно условно разделить по следующим признакам:

1.По способу доставки образовательного контента:

·        на компакт-дисках;

·        размещаемые в Интернет.

2. По используемому лабораторному оборудованию:

·        на базе имитационных математических моделей;

·        на базе реального лабораторного оборудования;

·        на базе промышленных объектов.

3. По способам визуализации:

·        двухмерная графика;

·        трехмерная графика;

·        анимация;

·        видео.

4. По степени ограниченности проводимых экспериментов:

·        предметная область представлена ограниченным набором заранее запрограммированных опытов;

·        применение математических моделей без ограничения заранее возможных подготовленных результатов опытов.

С примерами виртуальных лабораторных работ по курсам «Естествознания» и «Физики» (с методическими рекомендациями по их проведению) можно познакомиться на сайте Рожковского А. Д. http://radweb.ru/praktikum.html.

 

2 Примеры виртуальных лабораторий

 

2.1 Среда создания виртуальных лабораторий LabVIEW

 

LabVIEW (http://www.labview.ru/labview/ ) – это среда графического программирования, которую используют технические специалисты, инженеры, преподаватели и ученые по всему миру для быстрого создания комплексных приложений в задачах измерения, тестирования, управления, автоматизации научного эксперимента и образования. В основе LabVIEW лежит концепция графического программирования - последовательное соединение функциональных блоков на блок-диаграмме. Логика представления материала в виртуальной лабораторной работе отличается от реальной работы более детальным описанием процесса исследования, обилием подсказок и ссылок, а также наличием анимации. Виртуальная работа требует большей четкости в описании последовательности действий, поэтому методически обоснованным является представление такого рода работ в виде определенного числа разделов - вкладок, каждый из которых несет свою смысловую нагрузку:

1. Теоретический материал.

2. Описание работы.

3. Порядок выполнения работы.

4. Лабораторная установка.

5. Отчет.

Для успешного выполнения любой лабораторной работы ученик должен тщательно проработать теоретический материал по теме исследования, поэтому в виртуальной лабораторной работе раздел с аналогичным названием должен быть представлен более подробно, чем в классическом практикуме. В разделе «Описание работы» формулируется цель лабораторной работы, приводится схема установки, расчетные формулы, описывается работа с графиками и т.д. В разделе «Порядок проведения работы» ученик получает пошаговые инструкции выполнения лабораторной работы. В разделе «Лабораторная установка» ученик самостоятельно готовит приборы к работе, собирая его из составных частей, максимально реальное изображение которых приводится в «инструментальном окне».

С помощью клавиатуры или мыши ученик имеет возможность перемещать любые слагаемые установки, осуществлять реальный процесс в виртуальном мире. Каждое неверное действие комментируется компьютером. Невыполнение определенных условий не позволяет продолжить проведение работы.

В разделе «Отчет» ученик заполняет соответствующие разделы, фиксируя значения, полученные в ходе эксперимента измеряемых величин, анализирует полученные данные и делает соответствующие выводы.

Как и в реальной лабораторной работе, в виртуальной необходимо учить навыкам исследования: выдвижению гипотез и их проверке, стандартизации условий, четкому фиксированию условий и результатов экспериментов (сначала в заготовленных учителем таблицах, печатных или электронных), выбирать критерии, формат представления результатов, а затем и планировать, наконец, самостоятельную исследовательскую работу.

 

2.2 Виртуальная образовательная лаборатория VirtuLab

 

Проект VirtualLab (virtulab.net) - это собрание интерактивных уроков и виртуальных лабораторных работ по физике, химии, биологии, экологии. Можно и для дистанционного обучения, и в качестве демонстраций, дополняющих лекции. Допускается использование в режиме online при наличии компьютерного класса и локальной сети с последующим оцениванием работы каждого ученика. Продукты VirtualLab имеют познавательную ценность и решают задачи проведения лабораторных работ при отсутствии необходимого оборудования.

Примеры лабораторных работ:

1.                 Изучение взаимодействия частиц и ядерных реакций

2.                 Сравнение молярных теплоемкостей металлов

3.                 Изучение закона Ома для полной цепи - Изучение закона Ома для полной цепи - Этап 2

4.                 Знакомство с образцами металлов и сплавов

5.                 Идентификация неорганических соединений и т.д.

Сиcтема виртуальных лабораторий по информатике «Задачник 2-6»

Данные учебные материалы находятся в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru ). Задачник включает в себя 6 виртуальных лабораторий («Взвешивания», «Перекладывания», «Переливания», «Переправы», «Разъезды», «Черные ящики»), обеспечивающих возможность как сетевой, так и индивидуальной работы с учащимися по решению логических задач разного уровня сложности.

 

2.3 Виртуальные лаборатории STAR

 

STAR (Software Tools for Academics and Researchers) – программа Массачусетского технологического института (MIT) по разработке виртуальных лабораторий для исследований и обучения. Деятельность программы заключается в разработке обучающих и исследовательских приложений по общей биологии, биохимии, генетике, гидрологии, в области распределенных вычислений. Большинство приложений реализованы в java либо в html. Официальный сайт программы: http://star.mit.edu.

1)StarBiochem – 3D-визуализатор молекул белков. Имеет гибкую и подробную настройку. URL: http://star.mit.edu/biochem/index.html.

2)StarGenetics. – позволяет моделировать процессы скрещивания, изучать закономерности наследования моногенных признаков (т.н. законы Менделя). URL: http://star.mit.edu/genetics/index.html.

3)StarORF. – позволяет научиться идентифицировать так называемые открытые рамки считывания (англ - ORF - Open Reading Frame) – единицы в составе цепи ДНК или РНК, способные кодировать белок. URL: http://star.mit.edu/orf/index.html.

4)StarMolSim – это серия инструментов, моделирующая процессы молекулярной динамики. Каждый из инструментов имеет широкий набор входных значений и, аналогично, широкий набор выходных значений для анализа и исследования. URL: http://star.mit.edu/molsim/index.html.

5)StarBiogene – Набор инструментов по генетике. URL: http://star.mit.edu/biogene/index.html.

6)StarHydro – программный инструмент для моделирования гидрологических процессов. (не удалось запустить!). URL: http://star.mit.edu/hydro/index.html.

7)StarCluster – Набор инструментов для создания, настройки и управления кластерами виртуальных машин на веб сервисе Amazon’s EC2 cloud. URL: http://star.mit.edu/cluster/index.html.

 

 

 

 


 

Заключение

 

Таким образом, можно сделать вывод, что в задачи виртуальных имитационных лабораторий входит развитие творческого мышления и профессиональных способностей обучаемых, умения решать вопросы прикладного характера, делать самостоятельные выводы, в виду чего виртуальные лабораторные комплексы и симуляторы должны полностью соответствовать реальному учебному процессу.

Приступая к выполнению лабораторного эксперимента, обучаемый должен знать методику исследования и хорошо представлять ход работы, последовательность действий и расчетов. В реальном учебном процессе данную информативную функцию выполняют учебные пособия и брошюры с методическими указаниями. Программные продукты полностью имитируют реальную лабораторию, а методика экспериментов здесь интегрирована в сами программные продукты в форме комплекса сопровождающих инструментов и надстроек.

 

 

 

 


 

Список использованной литературы

 

1.                 Гортышов Ю. Ф., Михайлов С. А. Современные информационные технологии в создании виртуальной информационно-образовательной среды удаленного доступа в инженерной подготовке и научной деятельности. [Электронный ресурс]. Доступно из URL: http://www.ict.edu.ru/vconf/ files/8257.doc [Дата обращения: 17 сентября 2020]

2.                 Дунин С. М., Федорова Ю. В. Совместное использование программы «Живая физика» и Цифровой лаборатории Архимед // Физика. Приложение к газете «Первое сентября». – 2015. – № 11. – C. 4-7. 4.

3.                 Дунин С.М. О подготовке к применению в школах интерактивной компьютерной среды «Живая Физика» // Преподавание физики в высшей школе: Школьная методика: Сб. научных трудов. – 1996. – № 5. – С. 24-27.

4.                 Князева Е. М. Лабораторные работы нового поколения // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 6–3. – С. 587-590.

5.                 Трухин А.В. Об использовании виртуальных лабораторий в образовании // Открытое и дистанционное образование. – 2002. – № 4 .

6.                 Виртуальная образовательная лаборатория [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.virtulab.net

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Реферат "Виртуальные имитационные лаборатории""

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Специалист по экономической безопасности

Получите профессию

Интернет-маркетолог

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 625 829 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 19.06.2020 1447
    • DOCX 49.8 кбайт
    • 34 скачивания
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Рак Ольга Андреевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Рак Ольга Андреевна
    Рак Ольга Андреевна
    • На сайте: 3 года и 3 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 82198
    • Всего материалов: 227

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Менеджер по туризму

Менеджер по туризму

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс профессиональной переподготовки

Организация деятельности библиотекаря в профессиональном образовании

Библиотекарь

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 281 человек из 66 регионов

Курс повышения квалификации

Специалист в области охраны труда

72/180 ч.

от 1750 руб. от 1050 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 42 человека из 21 региона

Курс профессиональной переподготовки

Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе

Педагог-библиотекарь

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 457 человек из 66 регионов

Мини-курс

Инвестиционные проекты: оценка, эффективность и стратегии

8 ч.

1180 руб. 590 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Эффективные коммуникационные стратегии в образовательной среде: от управления до мотиваци

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Психологическая помощь и развитие детей: современные вызовы и решения

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе