«Использование виртуальных лабораторий и виртуальных лабораторных работ в обучении физике»

Использование виртуальных лабораторий в обучении физике

Аннотация. Во время эпохи цифровизации и развития информационных технологий виртуальные лаборатории становятся все более популярным инструментом в обучении физике. Статья рассматривает роль и значимость виртуальных лабораторий в образовательном процессе, обсуждая их преимущества по сравнению с традиционными физическими лабораториями. Применение виртуальных лабораторий способствует повышению доступности образования, позволяет студентам экспериментировать в безопасной среде, улучшает понимание физических принципов и развивает навыки анализа данных.

Ключевые слова: виртуальные лаборатории, обучение физике, цифровизация образования, интерактивное обучение, безопасная среда, доступность образования.

Современная сфера образования, отражающая более широкие социальные тенденции, переживает этап информатизации. Этот этап включает в себя интеграцию и распространение информационных и коммуникационных технологий наряду с инновационными методиками обучения. В этих рамках электронное обучение стало важной областью внимания, при этом особое внимание уделяется использованию виртуальных лабораторных семинаров (VLP) [1]. Эти семинары представляют собой сложную комбинацию программного и аппаратного обеспечения, обеспечивающую удаленный доступ и предназначенную специально для моделирования процессов, наблюдаемых в исследуемых объектах реального мира.

При изучении физики учащиеся приобретают знания не только посредством указаний педагогов и учебных материалов, но и посредством лабораторных экспериментов, проводимых как в классе, так и дома [1]. Важной составляющей современного образовательного процесса является лабораторный практикум, проводимый в контролируемых условиях.

Виртуальные лабораторные работы, согласно определению М. К. Баймульдина, являются обучающими системами, которые моделируют поведение объектов или процессов реального мира в компьютерной образовательной среде. Они представляют собой информационные системы, которые интерактивно воссоздают реальные технические объекты и их важные характеристики с использованием средств компьютерной визуализации [2].

Виртуальная лаборатория предлагает комплексное решение для проведения экспериментов без необходимости физического присутствия на территории лаборатории. Он объединяет реальные лабораторные установки с программным и аппаратным обеспечением для управления установками и сбора данных. Кроме того, он предоставляет инструменты удаленного доступа и связи, позволяющие беспрепятственно экспериментировать из любого места. [4]. Можно констатировать, что виртуальная лаборатория обеспечивает возможность проведения практических занятий и экспериментов, не выходя из дома или учебного класса.

Важно обучать учащихся навыкам самостоятельного приобретения и применения знаний в практической деятельности. Замена реальных лабораторных работ на виртуальные в средней школе может привести к утрате связи учеников с реальными ситуациями. При выполнении виртуальных лабораторных работ не развиваются навыки работы с физическими приборами, измерения физических величин и проведения экспериментов, что важно для большинства будущих профессий в сфере физики. Поэтому стоит отметить, что ВЛР не может полноценно заменить реальные лаборатории, а является лишь полезным дополнением к работе [4].

Одним из заметных преимуществ виртуальной лабораторной работы является способность моделировать процессы, недостижимые в обычных лабораторных условиях. Передовые компьютерные технологии позволяют наблюдать и анализировать явления, которые либо незаметны, либо сложны для изучения в реальных условиях из-за их крошечного масштаба или экстремальных временных рамок. [2]. Таким образом, виртуальные лабораторные работы предоставляют возможность исследовать физические процессы в различных временных и пространственных масштабах, что делает их важным инструментом для обучения и научных исследований.

Сегодня компьютерное моделирование позволяет виртуально воссоздать практически все лабораторные работы, проводимые в реальных условиях. Разработка компьютерных моделей уже длительное время занимает ведущие позиции, начиная от простых анимаций и заканчивая более сложными программными продуктами, доступными для использования, такими как приложение «Анимация физических процессов» [3] (рис.1).

Рисунок 1. Приложение «Анимация физических процессов»

Существуют настоящие виртуальные практикумы, доступные для всех желающих. Евгений Михайлович Девяткин уже несколько лет создает виртуальные лабораторные работы по физике, которые предоставлены в открытом доступе на его веб-сайте [3].

Заключение. При выполнении виртуальных лабораторных работ учащиеся самостоятельно анализируют данные, что способствует развитию навыков самостоятельной работы. Эти навыки пригодятся им при выполнении реальных лабораторных работ, где они будут формулировать цели и задачи, планировать свою деятельность, последовательно выполнять шаги эксперимента и формулировать выводы, соответствуя требованиям современного образования.

Список литературы:

Адамова С. З. Формирование регулятивных УУД при выполнении лабораторных работ в обучении физике / С. З. Адамова, Е.В. Карпова // Преподавание предметов физико-математического цикла в современной школе - Якутск, 2021. – С. 5-7.

Баймульдин М. К. Актуальность использования виртуальных лабораторных работ для дисциплины «Основы компьютерного моделирования» / М. К. Баймульдин, Э. К. Сейпишева, Б. О. Мухаметжанова и др. // Молодой ученый. – 2016. – № 26. – С. 3-7. – URL : https://moluch.ru/archive/130/35996/ (дата обращения: 19.02.2020).

Виртуальные лабораторные работы по физике : сайт. – URL: https://efizika.ru/ (дата обращения: 26.03.2024)

Девяткин Е.М. Комплекс электронных лабораторных установок по общей физике / Е.М.Девяткин, С.Л. Хасанова, Н.В. Чиганова // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 4. ;URL: https://scienceeducation.ru/ru/article/view?id=24956 (дата обращения: 25.03.2024).