В сфере образования такие понятия, как дистанционное обучение и открытые университеты, в настоящее время все более широко используются для преподавания и обучения. Однако, из-за природы предметной области, преподавание информационных специальностей все еще относительно отстает при использовании новых технологических подходов (особенно для дистанционного онлайн-обучения). Причина этого несоответствия заключается в том, что для эффективного приобретения навыков и практического опыта в этой области часто требуются лабораторные упражнения.
Ввиду чрезвычайно высокой стоимости такого оборудования и расходных материалов к нему, а также сложности эксплуатации (требующей специальных навыков для его использования, возможности выхода из строя из-за неправильного использования), лабораторные работы на регулярной основе крайне затруднены. Виртуальная лабораторная работа может решить проблему. Виртуальное оборудование не ломается, не изнашивается и не требует материалов для работы.
Виртуальная лаборатория – это экранный симулятор, который учащиеся используют для проверки идей и для наблюдения за результатами. Они позволяют учащемуся использовать виртуальное лабораторное оборудование, которое ведет себя почти так же, как в реальной среде.
В виртуальной лаборатории учащиеся могут попробовать все виды экспериментов без риска повреждения оборудования или получения травм. Учитывая удобство использования и различные практикумы, можно использовать виртуальные лаборатории для удаленного обучения (рисунок 1).
Рисунок 1. Виртуальный эксперимент по физике
В быстро развивающемся информационном обществе использовать виртуальный лабораторный интерфейс вместо реальных лабораторий – просто необходимо. Затраты на разработку интерактивного интерфейса, похожего на симулятор, высоки, но, будучи «построенными», они никогда не выйдут из строя из-за переполнения, отсутствии финансирования и других факторов, которым подвержены учебные стенды или материалы.
Виртуальные лаборатории могут также использоваться для абстрактных учебных сред. Учащиеся могут построить орбиты планет, поработать с глобальной экономикой или создать что-то совершенно новое. Виртуальные лаборатории можно использовать для моделирования любого уровня масштаба, сложности или абстракции.
Используя виртуальную среду, можно проверить различные предположения ученых, предоставив им безопасную среду для открытий. Это дает возможность исправить свои заблуждения и сравнить свои предположения с реальностью.
Учащиеся проводят серию экспериментов, которые дают достоверные результаты. Таким образом, можно обобщить эти результаты (рисунок 2).
Рисунок 2. Виртуальный эксперимент по биологии
Виртуальные лаборатории не ограничиваются экспериментами и химическими реакциями.
На курсах программирования можно легко внедрять такие лаборатории, чтобы помочь людям в изучении программы. Такие экраны имеют компиляторы и редакторы кода, встроенные в HTML-страницы, которые позволяют легко писать, редактировать и запускать код в рамках курса электронного обучения. Виртуальные лаборатории в таких случаях помогут повысить интерес обучающихся к данному предмету.
Графики и графические документы часто используются, но хранить все материалы в архивах невозможно, также велика вероятность потери нужных данных. Теперь учащиеся могут составлять графики и таблицы прямо в своих веб-браузеров, чтобы получать правильные результаты. Теперь можно просто перетаскивать точки, чтобы построить график на виртуальной бумаге. Это позволяет наблюдать взаимосвязь между различными переменными. Подсказки, представленные на экране, создают еще более дружественную и благоприятную среду для обучения.
Разработка многофункционального и интерактивного пользовательского интерфейса – сложная задача, но ее повторное использование улучшит качество других оставшихся курсов.
Создание интерактивных сцен с использованием языка гипертекстовой разметки HTML5 – является одним из способов разработки виртуальных лабораторных работ (рисунок 3). Это позволяет создавать адаптивные интерфейсы, которые работают на любом устройстве, а гибкость в использовании различных устройств является одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих бесперебойную работу в сфере электронного обучения.
Рисунок 3. Использование HTML в виртуальной лаборатории
Виртуальные лаборатории обычно являются синонимами обучения, основанного на запросах. Учащиеся сталкиваются с критическими вопросами, и им предоставляется возможность самостоятельно найти ответ. Интерактивный интерфейс проведет учащихся по сценарию проблемы, пока не будет найдено решение.
Время идет, технологии с каждым днем развиваются в сторону усложнения и повышения степени интеграции. Нанотехнологии уже позволяют решать многие проблемы. Однако, для дальнейшего продвижения в этой области необходимо большое вмешательство в области подготовки высококвалифицированных специалистов.
Чтобы помочь студентам в обучении, повысить их интерес к этой профессиональной области, а также улучшить понимание материала, необходимы виртуальные лабораторные комплексы, которые не только позволяют наглядно объяснить и показать работу на сложном оборудовании (даже в домашних условиях), но являются более безопасными и дешевыми. Конечно, работа с реальным оборудованием все равно должна быть главным в этом вопросе, но с учетом сложившейся ситуации в сфере технического образования, использование виртуальных лабораторных работ актуально и весьма перспективно.
Библиографический список
-
Виртуальная образовательная лаборатория [Электронный ресурс]. URL: http://www.virtulab.net/index.php?option=com_content&view=article&id=77:2009-08-22-11-40-37&catid=37:14-&Itemid=97
-
Виртуальная образовательная лаборатория [Электронный ресурс]. URL: http://www.virtulab.net/index.php?option=com_content&view=article&id=189:2009-08-30-11-00-32&catid=45:10&Itemid=106
-
Vim Adventures [Электронный ресурс]. URL: http://vim-adventures.com/
-
Палюх Б.В. Электронное обучение в инженерном образовании / Б.В. Палюх, А.В. Твардовский, В.К. Иванов // Качество образования. №10. 2014.
-
Трухин А.В. «Об использовании виртуальных лабораторий в образовании» // Открытое и дистанционное образование. – 2015. – № 4 (8).
-
Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом для исследования электрических цепей: учебное пособие / В.И. Вепринцев, А.С. Глинченко, В.И. Коваленок, В.А. Комаров. – Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2014.. [Электронный ресурс]. – URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=229157 (01.07.2019).
Количество просмотров публикации: Please wait