ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ КАК ФОРМА ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

​АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена возможность включения виртуальных лабораторных работ в курсе средней школы по предметам естественно-научного направления в блок домашнего задания, так же в данной работе изложен пример методических указаний для учащихся для выполнения подобной работы по учебному предмету "физика" и порядок действий учителя для подготовки учащихся к данному виду работ.

ABSTRACT

The article discusses the possibility of including virtual laboratory work in a high school course on natural science subjects in a homework block, this work also provides an example of guidelines for students to perform similar work in the academic subject "physics" and the teacher's procedure for preparing students for this type of work.

Ключевые слова: виртуальная лабораторная работа, средняя школа, преподавание физики, домашнее задание.

Keywords: virtual laboratory work, high school, physics teaching, homework.

В нынешнее время рост влияния технологий высок как никогда прежде и этот факт не обходит область образования, которую необходимо модернизировать под современные реалии. Под словом модернизация понимается не только перевод дневников, отчетов о успеваемости учащихся и иной документации в электронный формат, но и включение в образовательный процесс как школ, так и высших учебных заведений различных инновационных систем обучения, в которых используются компьютеры и иные современные технологии. Благодаря изменениям в образовательных стандартах внедрение инновационных технологий в образовательный процесс средней школы идет достаточно быстрыми темпами. В работе [1] автором как интерактивные методы обучения выделятся: деловые и ролевые игры; групповая дискуссия; диспут; дебаты; мозговой штурм; портфолио; разбор конкретных ситуаций; методы работы в малых группах; круглые столы; компьютерное моделирование и практический анализ результатов; презентаций на основе современных мультимедийных средств.

Многие исследователи, в области образования, а также педагогический состав школ и ВУЗов практически сразу обратили свое внимание на возможности использования компьютерных технологий (симуляции и моделирование) в качестве основы для проведения виртуальных лабораторных работ по предметам естественнонаучной группы, что частично может быть отраженно в работах [2-4].

В основу данной статьи легла идея о использовании виртуальных лабораторных работ как дополнительного средства проведения домашней работы учащихся, которая может стимулировать обучающихся к самообразованию. Возможность проведения данных лабораторных работ учащимися самостоятельно при необходимом уровне усвоения теоретических знаний высоковероятно, так как нет непосредственной опасности и сложности при работе с приборами и различными препаратами. В статье в качестве примера будет описан ход действий учителя-предметника по физике, причиной выбора данного предмета является большое количество готовых пособий для проведения как лабораторных работ, так и демонстрационных экспериментов различного уровня сложности, чаще всего в школьных учебниках физики ссылаются на некоторые мысленные эксперименты или эксперименты, которые учителю рекомендуется провести на уроке, а также представлен целый список лабораторных работ с указаниями к выполнению.

Переходя к основной идее данной публикации, хочется определить порядок действий педагога при использовании данного метода работы:

• объяснение теоретического материала по теме;
• закрепление пройденного материала, решение задач;
• выполнение контактной лабораторной работы (по возможности, так как многие классы школ не оснащены не достаточным оборудованием для проведения некоторых лабораторных работ)
• ознакомление с компьютерной симуляцией (моделью) физического процесса необходимой для выполнения виртуальной лабораторной работы учащимися;
• постановка задания на дом о выполнении виртуальной лабораторной работы по готовым методически указания (для старших профильных классов можно давать задание без готовых указаний для развития творческих навыков);
• разбор результатов лабораторной работы, возможно проведение в формате обсуждения.

Как пример методического указания для краткой виртуальной лабораторной работы, которая может быть задана в качестве домашнего задания, по физике приведен ход работы, связанный со следующими темами: «Электроемкость», «Конденсаторы», для работы с симуляцией «Capacitor Lab: Basics» доступной на онлайн ресурсе phet.colorado.edu

Ход работы.

Упражнение №1

1. В симуляции данной работы откройте вкладку «Capacitance»

2. Отсоедините конденсатор от источника питания (батарейки) и с помощью вольтметра измерьте напряжение на его пластинах. Пример схемы изображен на рисунке 1.

Рисунок 1. Измерение напряжения на пластинах конденсатора в положении 1

3. Присоедините конденсатор к батарейке и подайте напряжение в цепь. Снова отсоедините и измерьте напряжение на пластинах конденсатора, при помощи вольтметра. Пример схемы изображен на рисунке 2.

Рисунок 2. Измерение напряжения на пластинах конденсатора в положении 2

4. Включите все параметры во вкладках (заряды пластин, гистограмма, электрическое поле и направление тока) для возможности наблюдения за их изменением. Пример изображен на рисунке 3.

Рисунок 3. Необходимые параметры в положении наблюдения

5. Подсоедините вольтметр к конденсатору и изменяя свойства конденсатора или источника тока и заполните таблицу, расположенную ниже (табл. 1)

Таблица 1

Результаты наблюдения за параметрами в упражнении 1

Упражнение №2

1. Откройте вкладку «Light bulb»

2. Подключите конденсатор к батарее и подайте напряжение. После убедитесь, что конденсатор заряжен и напряжение на его пластинах составляет 1,5 В. Пример схемы изображен на рисунке 4.

Рисунок 4. Измерение напряжения на пластинах конденсатора

3. Все параметры должны быть выбраны, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Необходимые параметры в положении наблюдения

4. Отсоедините заряженный конденсатор от батареи, подсоедините его к лампе накаливания и запишите свои наблюдения в таблицу 2 расположенную ниже.

Таблица 2

Результаты наблюдения за параметрами в упражнении 2

После выполнения учащимися данной виртуальной лабораторной работы возможно закрепление материалам путем задания ряда вопросов, например, таких как:

1. Как мы можем зарядить конденсатор?
2. Как мы можем разрядить конденсатор?
3. Каковы способы увеличения емкости конденсатора?
4. Какова будет разность потенциалов конденсатора, если он подключен к батарее напряжением 3 В?
5. При увеличении напряжения батареи что происходит с зарядом на пластинах конденсатора?

Помимо контрольных вопросов к самой лабораторной работе возможно вынести полученные результаты учащимися на обсуждение в коллективе учащихся, что может активизировать мозговой штурм или дать старт активной дискуссии по изучаемой теме.

В заключение можно отметить, что подобная работа для обучающихся и педагогического коллектива средних школ может послужить прекрасным дополнением к теоретическому материалу, излагаемому учителем и проведением классических лабораторных работ как средство закрепления, а при должном мастерстве учителя даже и углубления получаемых знаний учащимися.

Список литературы:

1. Исломова Н. Л. Теоретические Основы Интерактивных Методов Обучения //Ijtimoiy Fanlarda Innovasiya Onlayn Ilmiy Jurnali. – 2022. – Т. 2. – №. 12. – С. 12-17.
2. Троицкий Д. И., Дикова Е. Е. Виртуальные лабораторные работы в естественнонаучном образовании //Труды объединённой научной конференции" Интернет и современное общество". – 2015. – С. 121-129.
3. Кандыбин А. А., Ефимова Т. М. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ И ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В БИОЛОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ //Естественнонаучное и географическое образование в условиях обновления учебного содержания и цифровой трансформации процесса обучения. – 2022. – С. 49-58.
4. Корнилов Ю. В., Мукашева М. У., Сарсимбаева С. М. Применение технологий виртуальной реальности в изучении различных предметов: обзор научной литературы //Вестник Северо-Восточного федерального университета им. МК Аммосова. Серия: Педагогика. Психология. Философия. – 2022. – №. 2 (26). – С. 5-15.
5. Драчёв К. А., Губин С. В. Виртуальные лабораторные работы по физике для студентов дистанционной формы обучения //The scientific heritage. – 2020. – №. 44-1 (44). – С. 9-12.
6. Banda H. J., Nzabahimana J. Effect of integrating physics education technology simulations on students’ conceptual understanding in physics: A review of literature //Physical Review Physics Education Research. – 2021. – Т. 17. – №. 2. – С. 023108.