"За статью проголосовало 94 человека"

ВИРТУАЛЬНАЯ  ЛАБОРАТОРИЯ  КАК  СРЕДСТВО  ПОВЫШЕНИЯ  КАЧЕСТВА  ОБРАЗОВАНИЯ  ШКОЛЬНИКОВ

Дуйсенова  Молдир  Маратовна

студент  4  курса,  факультета  информационных  технологий,  кафедра  информатики,  Евразийского  Национального  Университета  имени  Л.Н.  Гумилева,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

Абильдинова  Гульмира  Маратовна

научный  руководитель,  канд.  пед.  наук,  доцент  Евразийского  Национального  Университета  имени  Л.Н.  Гумилева,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

В  данной  статье  дается  понятие  виртуальной  лаборатории,  приведены  примеры  их  использования  в  области  информатики.  Рассмотрены  причины  необходимые  для  применения  виртуальных  лаборатории,  которые  повышают  эффективность  обучения  в  целом.

Ключевые  слова:  виртуальная  лаборатория,  моделирование  объектов,  инновационные  технологии,  виртуально-образовательная  среда,  дистанционное  обучение.

В  настоящее  время  установлено,  что  современный  образовательный  процесс  становится  более  эффективным  при  использовании  интерактивных,  мультимедиа  насыщенных  образовательных  ресурсов,  обеспечивающих  активные  методы  обучения.  Наилучшим  образом  этим  требованиям  соответствуют  образовательные  ресурсы  и  системы  виртуальной  реальности.  Примером  таких  электронных  ресурсов  являются  виртуальные  лаборатории,  которые  могут  моделировать  поведение  объектов  реального  мира  в  компьютерной  образовательной  среде  и  помогают  учащимся  овладевать  новыми  знаниями  и  умениями  в  научно-естественных  дисциплинах,  таких  как  химия,  физика,  математика,  информатика,  биология. 

Одна  из  целей  создания  виртуальных  лабораторий  —  стремление  к  всесторонней  визуализации  изучаемых  процессов,  а  одна  из  главных  задач  —  обеспечение  возможности  подготовки  обучаемого  к  наиболее  полному  восприятию  и  пониманию  их  сущности.

  Виртуальные  лаборатории  способствуют  повышению  наглядности,  интерактивности,  а  также  формированию  познавательной  и  творческой  активности  учащихся. 

Виртуальные  лаборатории,  позволяют  моделировать  объекты  и  процессы  окружающего  мира,  организовать  доступ  к  реальному  лабораторному  оборудованию.

Проблемам  применения  средств  информационных  компьютерных  технологий  в  образовательном  процессе  выделены  работы  В.А.  Далингера  [1],  П.П.  Дьячука  [2],  М.П.    Лапчика  [3],  и  др.,  вопросами  создания  и  использования  виртуальных  лаборатории  занимались  ученые:  Котеров  Д.В.,  Лесков  Н.С.,  и  многие  другие.

При  создании  виртуальной  лаборатории  необходимо  разобраться  с

вопросом  его  определения.  Анализ  различных  источников  позволил  выявить  следующее  понятие:  «Виртуальная  лаборатория  сложный  комплекс  задач  какой-либо  предметной  области,  предоставляющий  ученику  виртуальные  инструменты  для  создания  и  формализации  условии  задачи,  средства  ее  решения  и  контроля  над  действиями  учащихся».

Теоретический  обзор  создания  виртуальных  лаборатории  позволил  выделить  целый  ряд  использования  виртуальных  лаборатории  удаленного  доступа  в  образовании: 

1.  Виртуальная  лаборатория  «Переливания»,  специализирована  для  решения  задач,  которые  основаны  на  модели  переливания  (или  пересыпания)  содержимого  между  сосудами  определенной  емкости.  Во  время  решения  задач  допустимы  также  «источник»  жидкости  и  «сток»  —  т.  е.  сосуды  неограниченного  емкости,  из  которых  можно  наполнять  или  выливать  содержимое  «рабочей»  емкости.  Построение  модели  включает  в  себя  выбор  нужных  для  решения  сосудов,  указание  их  емкости  и  запись  краткого  условия  решения  задачи.  Применяется  при  изучении  тем:  «Моделирование.  Модель,  как  отражение  существенных  свойств  реального  объекта.  Виды  моделей.  Методы  описания  моделей,  свойства  моделей». 

2.  Виртуальная  лаборатория  «Переправы».  В  данной  виртуальной  лаборатории  моделируются  моменты  переправы  некоторых  нескольких  персонажей  на  одном  пароме,  в  рамки  которых  входят  некие  действующие  в  данный  момент  ограничения.  Применяется  при  изучении  темы:  «Алгоритмы  и  их  исполнители  формы  записи  алгоритмов,  блок-схемы».

3.  Виртуальная  лаборатория  «Разъезды».  В  этой  лаборатории  главной  целью  работы  по  сути  является  последовательность  перевозок,  которая  обеспечивает  ту  последовательность  ,нужную  на  другой  стороне.

4.  Виртуальная  лаборатория  «Взвешивания».  Здесь  данная  модель  предназначена  для  выявления  решения  двух  типов  задач  на  взвешивание:

·разработка  алгоритма  поиска  среди  похожих  однотипных  объектов  одного,  отличающегося  по  весу  от  остальных; 

·поиск  методом  последовательных  взвешиваний  среди  похожих  однотипных  объектов  одного,  отличающегося  по  весу  (искомый  объект  назначается  программой  случайным  образом). 

5.  Виртуальная  лаборатория  «Черные  ящики».  Данная  лаборатория  предназначена  для  решения  задач  на  выявление  математических  операций,  совершаемых  над  числами.  Модели  присуще  понятие  «черный  ящик»  —  устройство,  имеющее  несколько  входов  и  один  выход,  и  формула  работы  которого  неизвестна.  Для  построения  модели  решения,  нужно  выбрать  из  набора  «черных  ящиков»  тот,  который  имеет  необходимое,  по  условию  задачи,  число  входов  (один,  два  или  три).  После  этого  в  поле  «исходное  состояние»  необходимо  ввести  значения  входных  переменных.  Входы  определены  буквами  латинского  алфавита.  Числа,  соответствующие  значениям  переменных,  вводятся  через  запятую.  Аналогично  заполняется  поле  «конечное  состояние». 

Задачами  виртуальной  компьютерной  лаборатории  являются:

·освоение  сложного  корпоративного  и  другого  программного  обеспечения,  выполнение  своего  цикла  задач  создания  виртуальных  серверов:  развертывание  и  настройка  программного  обеспечения,  а  также  его  использования  на  проблемно-ориентированных  практических  примерах,  позволяющих  формировать  профессиональные  компетенции  и  развивать  конструктивное  ,  аналитическое  и  системное  мышление  учащихся;

·организация  научно-исследовательских  проектов,  с  привлечением  потенциала  ведущих  ИТ-компаний;

·внедрение  в  практику  учебного  процесса  университета  открытых  продуктов  и  информационных  технологий  корпорации  IBM,  предоставляемых  школе/университету  в  рамках  программы  академической  инициативы  для  профильных  предметов/  специальностей  и  направлений  подготовки  выпускников;

·выполнение  практических  заданий  в  рамках  семинарских  занятий;

·предоставление  возможности  удаленного  использования  корпоративного  программного  обеспечения  и  другого  программного  обеспечения,  используемого  в  учебном  процессе,  для  самоподготовки;

·проведение  занятий  по  повышению  квалификации;

·подготовка  школьников,  студентов  и  аспирантов  к  участию  в  выступлениях  на  конференциях  и  конкурсах  различного  уровня  с  публикацией  результатов  научно-исследовательских  работ.

Применение  виртуальных  лабораторий  позволяет:

·инициализировать  достаточно  большой  интерес  у  школьников  наряду  с  доступностью  для  них;

·способствовать  повышению  эффективности  проведения  учебных  занятий,  усвоению  учебных  материалов,  а  также  эффективности  обучения  в  целом;

·сократить  затраты  времени  на  подготовку  к  урокам;

·демонстрировать  во  время  урока  эксперименты,  которые  невозможно  поставить  в  реальной  жизни;

·организовать  индивидуальный  подход  к  обучаемым  .

Виртуальный  эксперимент  может  быть  организован  следующим  образом:

·на  базе  математической  модели  исследуемого  процесса.  В  ходе  эксперимента  происходит  имитация  работы  реального  лабораторного  оборудования.  У  обучающегося  складывается  впечатление,  что  он  работает  с  реальными  приборами  и  оборудованием  (или  их  макетами).

·на  базе  реального  или  промышленного  оборудования  с  возможностью  удаленного  доступа(например,  по  каналам  сети  Интернет)  к  исследуемому  объекту.  В  данном  случае  эксперимент  проводится  в  реальном  режиме  времени  на  лабораторной  установке.  Обучающийся  получает  возможность  устанавливать  разные  режимные  характеристики,  включать/отключать  соответствующие  механизмы,  снимать  данные  с  контролируемых  приборов  и  сохранять  их  у  себя  на  компьютере  для  следующей  обработки.

Виртуальная  лаборатория  может  быть  организована  для  локального  использования  или  сетевой  вариант.

Одним  из  самых  важных  вопросов  разработки  виртуальной  лаборатории  является  создание  навигационной  системы,  удобной  для  обучающегося.  Она  должна  обеспечивать  три  основных  показателя:

Первый,  ориентация  учащегося  в  пределах  данной  лаборатории  с  однозначной  идентификацией  того  места,  куда  он  попал.

Второй,  особое  отражение  тех  мест  лаборатории,  в  которых  обучающийся  уже  побывал.  Для  этого,  в  основном,  применяется  выделение  посещенных  ссылок  другим  цветом.

Третий,  обеспечение  возможности  учащемуся  посетить  те  места  лаборатории,  где  он  ранее  не  был.  Для  того,  чтобы  это  обеспечить  данный  показатель  навигации  самым  важным  является  четкое  и  адекватное  представление  общей  структуры  всей  виртуальной  лаборатории.

Наиболее  распространенные  три  навигационные  стратегии:  в  ширину  (отображение  верхних  уровней  структуры),  в  глубину  9  отображение  полного  пути  к  данной  странице  по  структуре  лаборатории)  и  смешанная.

Организация  хорошей  навигации  может  быть  обеспечена  только  при  четкой  информационной  архитектуре  виртуальной  лаборатории.  Как  правило,  она  носит  иерархический  характер.  При  разработке  информационной  архитектуры  определяющую  роль  должна  играть  проблема  обеспечения  информационного  удобства  обучающегося  при  работе  в  данной  виртуальной  лаборатории.

Такой  сервис  как  «поиск»  значительно  упрощает  навигацию  обучающегося  при  попытке  отыскать  необходимую  информацию.  Функция  поиска  должна  четко  определять  область,  в  которой  осуществляется  поиска  информации,  а  также  быть  легко  доступна  на  любой  странице  лаборатории.  Нужно  предусмотреть  возможность  расширенного  поиска  по  другим  похожим  лабораториям,  сайтам  или  известным  информационно-поисковым  системам.

Рассмотренные  формы  информационного  наполнения  виртуальной  лаборатории  позволят  создать  полноценный  законченный  проект,  использование  которого  в  учебном  процессе  будет  удобно  и  интересно  как  ученику,  так  и  учителю  (Рисунок  1).

Рисунок  1.  Интеграционная  интернет-ориентированная  программная  среда  виртуальной  компьютерной  лаборатории

Провдененный  анализ  позволил  нам  выявить  ряд  причин  необходимости  использования  виртуальных  лаборатории  в  области  информатики:

·     виртуальные  лаборатории  можно  демонстрировать  в  классе  во  время  проведения  занятий,  как  дополнительный  материал  для  изучения.

·     использование  виртуальных  лаборатории  повышает  интерес  учащихся  к  изучению  дисциплины.

·     повышает  эффективность  обучения  в  целом,  предусматривает  как  групповой,  так  и  индивидуальный  подход  учащемся. 

Список  литературы: 

1.Далингер  В.А.,  Информационные  технологии  как  компонент  предметного  содержания  подготовки  магистров  математического  образования//XII  международная  конференция-выставка  «Информационные  технологии  в  образовании»  («ИТО-2002»)  4—8  ноября  2002  г.,  г.  М.

2.Дьячук  П.П.,  Лариков  Е.В.  Применение  компьютерных  технологий  обучения  в  средней  школе.  КГПУ,  1998.  —  С.  167.

3.Лапчика  М.П.,  ИКТ-компетентность  педагогических  кадров.  Монография.  ОмГПУ.

4.Шанина  Т.А.,  «Виртуальные  лаборатории  в  образовательном  процессе»  МОУ  Борисоглебская  СОШ.