0

VÉGZETT MUNKA

Szoftverkomplexum "Virtuális laboratórium a fizikában"

annotáció

A munka az oktatási folyamat megszervezésére irányul. Feladatokat fogalmaz meg, célokat tűz ki, feltárja a tanár felépítését, oktatási tevékenységét, különféle eszközöket mérlegel a virtuális laboratórium létrehozásához. Különös figyelmet kell fordítani a tanár oktatási tevékenységére és az oktatási folyamat irányításának hatékonyságára. Az elkészített szoftvertermék sajátossága az oktatási folyamatban való felhasználás lehetősége, a láthatóság, a hozzáférhetőség és az osztálytermi biztonság biztosítása érdekében. A termék alapvető információkat tartalmaz a virtuális tanulási eszközökről, virtuális laboratóriumokról, a fejlesztőről szóló információkat.

A mű 64 oldalra, 41 forrás felhasználásával készült, 31 rajzot tartalmaz.

Absztrakt

A munka az oktatási folyamat megszervezésére irányul. Megfogalmazza a problémát, kitűzi a célokat, feltárja a szerkezetet és az oktatási tevékenységeket a tanárok megbeszélték a különféle eszközöket egy virtuális laboratórium létrehozásához. Különös figyelmet kell fordítani a tanár nevelési tevékenységére és az oktatási folyamat hatékonyságára. Jellemzője a szoftver termékek képes használni az oktatási folyamatban annak érdekében, hogy az egyértelműség , a hozzáférhetőség , a biztonság leckéket. A termék alapvető információkat tartalmaz a virtuális oktatási segédeszközökről, virtuális laboratóriumokról, fejlesztői információkról.

A munka 64 oldalas nyomtatással történik 41 forrás felhasználásával, 31 ábrát tartalmaz.

Absztrakt 4

Bevezetés 6

1 Virtuális tanulási eszközök használata 9

1.1 Az IKT lehetőségei az oktatási folyamat megszervezésében virtuális laboratóriumok segítségével. 9

1.2 Virtuális labor, mint tanulási eszköz 13

1.3 A virtuális laboratórium fejlesztésének alapelvei és követelményei. 17

1.4 A "Virtuális Fizikai Laboratórium" programkomplexum általános felépítése. tizennyolc

2 A "Virtuális Fizikai Laboratórium" programkomplexum gyakorlati megvalósítása. húsz

2.1 Eszközök kiválasztása virtuális laboratórium létrehozásához. húsz

2.2 A "Virtuális Fizikai Laboratórium" héjprogram tervezési szakaszai és felépítése. 23

2.2.1 A "Virtuális Fizikai Laboratórium" szoftvercsomag felépítése. 23

2.2.2 A virtuális laboratórium felépítése. 26

2.3 A "Virtual Physics Laboratory" szoftvercsomag fejlesztése. harminc

2.4 Az elkészített „Virtual Physics Laboratory” szoftvercsomag bemutatása 31

2.4.1 Szoftvercsomag fejlesztése virtuális laboratórium létrehozásához 31

2.4.2 Elemek kiválasztása kész adatbázisokból egy virtuális fizikai laboratórium létrehozásához 35

2.4.3 A "Mechanikai jelenségek" fejezet virtuális laboratóriumainak leírása .. 37

2.4.4 A "Hőjelenségek" szakasz virtuális laboratóriumainak leírása. 41

2.4.5 A "Virtual Physics Laboratory" szoftvercsomag létrehozási lehetőségeinek bemutatása. 44

2.4.7 A „Fejlesztőről” szakasz leírása. 55

56. következtetés

Felhasznált irodalom jegyzéke. 59

Bevezetés

Relevancia: Az információs társadalom megteremtése és fejlesztése magában foglalja az információs és kommunikációs technológiák (IKT) széles körű oktatásban történő alkalmazását, amelyet számos tényező határoz meg.

Először is, az információs és kommunikációs technológiák (IKT) oktatásban történő bevezetése jelentősen felgyorsítja az emberiség tudásátadását és felhalmozott technológiai és társadalmi tapasztalatait, nemcsak nemzedékről nemzedékre, hanem egyik emberről a másikra is.

Másodszor, a modern információs és kommunikációs technológiák a képzés és oktatás minőségének javításával lehetővé teszik az ember számára, hogy sikeresebben és gyorsabban alkalmazkodjon a környezethez és a folyamatban lévő társadalmi változásokhoz. Ez mindenkinek lehetőséget ad arra, hogy megkapja a szükséges tudást mind ma, mind a jövőbeni posztindusztriális társadalomban.

Harmadszor, ezeknek a technológiáknak az oktatásban való aktív és hatékony megvalósítása fontos tényező egy olyan oktatási rendszer kialakításában, amely megfelel az információs társadalom követelményeinek és a hagyományos oktatási rendszer reformfolyamatának a modern ipari társadalom követelményeinek tükrében.

Manapság sok oktatási intézmény innovatív technológiákat használ az oktatási környezetben, beleértve a virtuális laboratóriumokat a fizika, a kémia, a biológia, az ökológia és más tárgyak terén, mivel nagyon nehéz vagy lehetetlen számos oktatási jelenséget és kísérletet végrehajtani egy oktatási intézményben.

Az interaktív eszközök hatékony alkalmazása az oktatási folyamatban nemcsak az iskolai oktatás színvonalának javításához, hanem az anyagi források megtakarításához, a biztonságos, környezetbarát környezet kialakításához is hozzájárul.

Lenyűgöző interaktív órákat és laboratóriumi munkát lehet végezni a gyermekkel otthon különböző tantárgyakból: fizika, biológia, kémia, ökológia.

A virtuális laboratóriumi munka a tanteremben is használható az előadás során, az előadási anyagok kiegészítéseként, számítógépórán, hálózaton keresztül, a hallgató fejlődésének utólagos elemzésével.

Az interaktív laboratóriumban a paraméterek megváltoztatásával a felhasználó a 3D-s környezet változásait látja cselekvései következtében.

Egy tárgy: az IKT használata az oktatási folyamatban.

Tantárgy: virtuális laboratóriumok fejlesztése a leendő szakemberek képzésére.

Célkitűzés: a „Virtuális fizikai laboratórium” szoftverkomplexum fejlesztése.

Munkafeladatok:

• elemezni a tudományos és pedagógiai szakirodalmat a virtuális eszközök fejlesztésével és felhasználásával az oktatási folyamatban;
• válassza ki a szoftvercsomag - virtuális laboratórium - fejlesztésének elveit és követelményeit;
• elemezni és kiválasztani egy eszközt egy virtuális fizikai laboratórium létrehozásához;
• a „Virtuális Fizikai Laboratórium” programkomplexum szerkezetének kialakítása.
• szoftvercsomag kidolgozása a virtuális laboratóriumi elemek meglévő adatbázisának felhasználásával;
• az elkészített „Virtual Physics Laboratory” szoftvercsomag tesztelésére.

Munkamódszerek: tudományos és pedagógiai irodalom elemzése, összehasonlítás, algoritmizálás, programozás.

módszeresés gyakorlati a jelentősége az oktatási folyamatot segítő módszertani anyagok gazdagításában, a témában végzett kísérletek elvégzésére szolgáló szoftverkomplexum, a "virtuális fizikai laboratórium" létrehozásában rejlik.

A célok és célkitűzések határozták meg a dolgozat szerkezetét.

A bevezetés alátámasztja a témaválasztás relevanciáját, meghatározza a tárgyat, tárgyat, megfogalmazza a célt, a feladatokat, ismerteti az elvégzett munka módszertani és gyakorlati jelentőségét, jellemzi a WRC általános felépítését.

Az első fejezet "A virtuális tanulási eszközök fejlesztésének elméleti kérdései" a következő kérdéseket tárgyalja: az IKT alkalmazása az oktatási folyamatban; válogatást mutat be a számítógépes virtuális tanulási eszközök fejlesztésének elveiről és követelményeiről. Megfontolandó a tanulás virtualizációs folyamatának kérdése, a virtuális laboratóriumi munka lehetőségei a valós körülmények között nehezen tanulmányozható folyamatok és jelenségek vizsgálatában.

A második fejezet "A "Virtual Laboratory in Physics" programkomplexum gyakorlati megvalósítása bemutatja: az eszközök megválasztását egy virtuális laboratórium szoftverkomplexumának létrehozásához; elemezték a kész komponensek és kész eszközök meglévő adatbázisait a fizikában, az elemeket kész adatbázisokból választották ki egy virtuális fizikai laboratórium létrehozására; ismerteti a virtuális laboratórium létrehozásához szükséges szoftver keretrendszer kialakításának folyamatát; bemutatásra kerül a megalkotott "Virtuális Fizikai Laboratórium" szoftverkomplexum képességeit bemutató anyag.

Befejezésül a munka főbb eredményeit mutatjuk be.

A diplomamunka bevezetőből, két fejezetből, következtetésből, irodalomjegyzékből áll, 46 forrás mennyiségben. A munka teljes terjedelme 56 oldalon található, 25 ábrát, 2 táblázatot tartalmaz.

1 Virtuális tanulási eszközök használata

1.1 Az IKT lehetőségei az oktatási folyamat megszervezésében virtuális laboratóriumok segítségével

Jelenleg a modern oktatás előtt álló célok és célkitűzések átalakulóban vannak - a tudás asszimilációjától a kompetenciák formálása felé tolódnak el a törekvések, a hangsúly a tanulóközpontú tanulás felé tolódik el. Ennek ellenére a lecke volt és marad az oktatási folyamat fő összetevője. A tanulók tanulási tevékenysége nagyrészt az órára összpontosul. A tanulói képzés minőségét az oktatás tartalma, az óra technológiája, szervezési és gyakorlati irányultsága, légköre határozza meg, ezért szükséges az új pedagógiai technológiák alkalmazása az oktatási folyamatban. Az információs technológiák alkalmazásának céljai: a tanuló személyiségének fejlesztése, önálló termelő tevékenységre való felkészítése az információs társadalom körülményei között a konstruktív, algoritmikus gondolkodás fejlesztésén keresztül, a számítógéppel való kommunikáció sajátosságainak köszönhetően, a kreatív gondolkodás csökkentése révén. reproduktív tevékenység részesedése, információs kultúra kialakítása, információfeldolgozási képesség (táblázatfeldolgozók, adatbázisok használatával); a társadalmi rend megvalósítása, a modern társadalom informatizálódása miatt: - a tanulók informatikai eszközökkel történő felkészítése az önálló kognitív tevékenységre; az oktatási folyamat motiválása (a tanulási folyamat minőségének és hatékonyságának javítása az információs technológia lehetőségeinek megvalósításával, a kognitív tevékenységet fokozó ösztönzők azonosítása és alkalmazása).

Milyen hatással van a hallgatóra az információs és kommunikációs technológiák használata? - Az IKT segít a tárgy iránti kognitív érdeklődés növelésében; - Az IKT hozzájárul a tanulók tantárgyi teljesítményének növekedéséhez; - Az IKT lehetővé teszi a tanulóknak, hogy új szerepben fejezzék ki magukat; - Az IKT az önálló termelő tevékenység készségeit formálja; - Az IKT hozzájárul minden tanuló sikerhelyzetének megteremtéséhez.

Az IKT oktatási folyamatban való alkalmazása további didaktikai lehetőségeket ad a tanároknak, nevezetesen:

azonnali visszacsatolás a felhasználó és az IKT-eszközök között, amely lehetővé teszi az interaktív párbeszédet;

oktatási információk számítógépes vizualizálása, amely magában foglalja a tárgyak, folyamatok, jelenségek (valós és "virtuális") megjelenítésére szolgáló modern eszközök képességeinek megvalósítását, valamint ezek modelljeit, bemutatását a fejlődés dinamikájában, időben és térben. mozgás, a programmal való párbeszédes kommunikáció lehetőségének megőrzése mellett;

a vizsgált objektumok, kapcsolataik, jelenségeik, a valóságban és „virtuálisan” egyaránt előforduló folyamatok számítógépes modellezése;

a számítási folyamatok automatizálása, információ-visszakereső tevékenységek, egy oktatási kísérlet eredményeinek feldolgozása, mind a ténylegesen megtörtént, mind a képernyőn „virtuálisan” megjelenítve egy töredék vagy magának a kísérletnek a többszöri megismétlésének lehetőségével, ami lehetővé teszi, hogy megállapítsuk, kísérleti eredményeket, a paraméterek (például fizikai mennyiségek) értékeit a kísérlet körülményeinek megfelelően módosítani, a kísérlet hipotézisének megfogalmazását, annak igazolását, az eredményeknek megfelelően módosítani a vizsgált helyzetet a kísérlet eredményeinek előrejelzése;

különböző típusú tevékenységek vonzása, amelyek célja az olyan hallgatók aktív pozíciója, akik megfelelő szintű ismereteket szereztek a témában az önálló gondolkodáshoz, érveléshez, érveléshez, akik megtanultak tanulni, önállóan megszerezni a szükséges információkat;

az oktatási tevékenységek szervezeti irányításának folyamatainak automatizálása és az oktatási anyagok elsajátításának eredményeinek nyomon követése: szervezési és módszertani anyagok előállítása, terjesztése, letöltése és hálózaton keresztüli átvitele,.

Az oktatás virtualizálása a teljes munkaidőről a távoktatáson keresztül a virtuális oktatás felé való átlépés objektív folyamatának tekinthető, amely magában foglalja a nappali, részmunkaidős, távoktatás és egyéb oktatási formák legjobb tulajdonságait, és megfelelőnek kell lennie a feltörekvő oroszországi számára. információs társadalom. Ez a folyamat, csakúgy, mint az oktatás informatizálásának folyamata, objektív, logikus és számos tényezőnek köszönhető:

• a távközlési és információs rendszerek rohamos fejlődése új didaktikai lehetőségeket nyit magának az oktatási rendszernek a fejlesztésére;
• magának az oktatási rendszernek a belső igényei, amelyek a lakosság magas színvonalú, megfizethető, mobil, alapfokú oktatáshoz való hozzáférését biztosítják.

A pedagógia, mint tudomány szempontjából úgy tekinthető, hogy a virtuális tanulás folyamata egy pedagógiai rendszerben zajlik, melynek elemei a virtuális tanulás céljai, tartalma, tanulója, tanítása és technológiai alrendszere. Ez a tanulók (diákok) és a tanárok (tanárok), egymás közötti és a taneszközökkel való interakció céltudatos, szervezett folyamata, amely nem kritikus térben és időben való elhelyezkedése szempontjából. Ez az egész tervezés a logisztikai és szabályozási kereteken alapul.

A virtuális oktatás tartalmának kialakítása a hagyományos oktatási rendszerhez hasonlóan a választott oktatási tartalomszervezési elméleten és a vonatkozó elvek figyelembevételén alapul.

A módszertani környezetet az aktív tanulás módszerei, a projektek módszere jellemzi. Valójában a virtuális tanulás olyan innovatív módszerekre a legfogékonyabb, mint az aktív tanulási módszerek (brainstorming, „üzleti játékok”, „esettanulmányok”, „projekt” módszerek stb.).

A virtuális tanuló joggal a virtuális oktatási folyamat fő figurája, hiszen ő a virtuális oktatási rendszer fő „ügyfele és ügyfele”. Meghatározhatóak a virtuális tanuló főbb különbségei és előnyei, amelyek a következő megfogalmazásokban összpontosulnak: „határok nélküli oktatás”, „élethosszig tartó oktatás”, „alacsonyabb költséggel történő oktatás”. Másrészt a virtuális hallgatóval szemben is speciális követelményeket támasztanak a kivételes motiváció, fegyelem, számítógép- és kommunikációs eszközök használatának képessége stb. .

Nyilvánvaló, hogy a virtuális tanulás során oktatási és valológiai problémák merülnek fel a maguk súlyosságával.

A virtuális tanár egyben olyan egyén is, aki akár közvetlen kapcsolattal, akár közvetetten, telekommunikáción keresztül dolgozik, és ezen felül lehet „robottanár”, például CD-ROM formájában.

A virtuális tanár fő feladata az oktatási, nevelési, fejlesztési folyamatok menedzselése, más szóval pedagógiai menedzser. A virtuális tanulásban a következő szerepeket kell betöltenie: koordinátor, tanácsadó, oktató stb.

Az oktatási környezetek virtualizációja új, feltáratlan, nagy valószínűséggel nem kézzelfogható és ma meg nem valósult lehetőségeket kínál az oktatás számára. A virtuális tanulás technológiai rendszere elemeinek tudományosan megalapozott felhasználása véleményünk szerint nem szerkezeti átalakuláshoz, nem radikális javuláshoz, hanem egy alapvetően új oktatási rendszer kialakításához vezet.

1.2 Virtuális labor, mint tanulási eszköz

A modern információs technológiák oktatásban való alkalmazása ma már nem innováció, hanem napjaink valósága az egész civilizált világ számára. Jelenleg az IKT határozottan belépett az oktatási szférába. Lehetővé teszik az oktatási folyamat minőségének megváltoztatását, korszerűvé, érdekessé, hatékonyvá teszik az órát.

A virtuális eszközök az osztálytermi tanulás eszközei vagy eszközei. A virtuális oktatás egy etikai összetevőt is tartalmaz – a számítástechnika soha nem fogja helyettesíteni a diákok közötti kapcsolatot. Csak támogatni tudja az új források közös felkutatásának lehetőségét, és alkalmas különféle tanulási helyzetekben való felhasználásra, ahol a tanulók a tantárgy tanulása közben párbeszédet folytatnak társaikkal és tanáraikkal a tanult anyagról.

Virtuális technológiák - az információ-előkészítés módja, beleértve a vizuális, különféle helyzetek multiprogramozását.

Az óra virtuális eszközökkel történő levezetése során betartják a didaktika alapelvét - a láthatóságot, amely biztosítja az anyag optimális asszimilációját a tanulók számára, növeli az érzelmi érzékelést és fejleszti a tanulók gondolkodását.

A virtuális tanulási eszközök az egyik legfejlettebb eszköz az osztályon belüli tanuláshoz.

A laboratóriumi munka virtuális bemutatása élénk, emlékezetes képek, mozgások sorozata – mindez lehetővé teszi, hogy meglássuk azt, amit nehéz elképzelni, megfigyelhető a folyamatban lévő jelenség, élmény. Egy ilyen lecke lehetővé teszi, hogy egyszerre több formában kapjon információt, így a tanárnak lehetősége van növelni a hallgatóra gyakorolt ​​érzelmi hatást. Az ilyen órák egyik nyilvánvaló előnye a jobb láthatóság. Emlékezzünk vissza K.D. híres mondatára. Ushinsky: „A gyerekek természete egyértelműen megköveteli a láthatóságot. Taníts meg egy gyermeknek öt előtte ismeretlen szót, és sokáig és hiábavalóan fog szenvedni miattuk; de köss össze húsz ilyen szót képekkel – és a gyerek menet közben megtanulja őket. Egy nagyon egyszerű gondolatot magyarázol egy gyereknek, és ő nem ért téged; elmagyarázol egy összetett képet ugyanannak a gyereknek, és ő gyorsan megért téged... Ha olyan osztályba lépsz be, ahonnan nehéz szóhoz jutni (és nem tudunk ilyen órákat keresni), kezdj el képeket mutatni, és az osztály beszélni, és ami a legfontosabb, beszélni is fog

szabadon…”

Kísérletileg megállapították azt is, hogy az anyag szóbeli bemutatásakor egy tanuló percenként akár 1 ezer konvencionális egységnyi információt észlel és képes feldolgozni, a látószervek összekapcsolásakor pedig akár 100 ezer ilyen egységet is.

A virtuális eszközök tantermi használata erőteljes ösztönző a tanulásban. Az egyik virtuális eszköz a virtuális laboratóriumok, amelyek nagy szerepet játszanak az oktatási folyamatban. Nem helyettesítik a tanári és fizika tankönyveket, hanem korszerű, új lehetőségeket teremtenek az anyag elsajátítására: nő a láthatóság, bővülnek az oktatási intézményben nehezen vagy egyáltalán nem kivitelezhető kísérletek bemutatásának lehetőségei.

A virtuális laboratórium egy interaktív szoftvermodul, amely a digitális források információs és szemléltető funkciójáról a műszeres tevékenység és keresés funkciójára való átmenet megvalósítására szolgál, mivel hozzájárul a kritikai gondolkodás fejlesztéséhez, a gyakorlati készségek és képességek fejlesztéséhez. a kapott információ felhasználása.

A laboratóriumi munka osztályozása, amely a felhasználási megközelítésen alapul:

minőség- az oktatási intézmény körülményei között általában nehéz vagy lehetetlen jelenség vagy élmény a képernyőn reprodukálódik, amikor a felhasználó irányítja;

félkvantitatív- a tapasztalatot egy virtuális laboratóriumban szimulálják, és az egyedi jellemzők reális változása (például egy reosztátcsúszka helyzete egy elektromos áramkörben) változásokat okoz a berendezés, áramkör, eszköz működésében;

mennyiségi(parametrikus) - a modellben a numerikusan megadott paraméterek megváltoztatják a tőlük vagy modelljelenségtől függő jellemzőket.

A projekt keretében mindhárom típusú alkotást terveznek készíteni, de a fő hangsúlyt a reális, félkvantitatív laboratóriumi munkákra helyezik, amelyek biztosítják alkalmazásuk magas pedagógiai hatékonyságát. A javasolt megközelítés lényeges jellemzője a kísérleti munka készségeinek reális szemikvantitatív modellekben való gyakorlásának képessége. Ezenkívül megvalósítják a kísérletek és a kapott értékek változékonyságát, ami növeli a műhely használatának hatékonyságát a számítógépes osztályban végzett hálózati munka során.

A tervezett fejlesztés jellegzetessége a virtuális laboratóriumokban végzett kísérletek magas realizmusa, a világ fizikai törvényeinek reprodukálásának pontossága és a kísérletek és jelenségek lényege, valamint az egyedülállóan magas interaktivitás. A megvalósított virtuális laboratóriumi munkával szemben, amelyben a valós munkában nem gyakorolt ​​készségek és képességek kerülnek kidolgozásra, a valósághű félkvantitatív modellek megalkotásánál hangsúlyt kap a kísérleti munkakészségek formálása, amely releváns, ill. megfelelő. Ezenkívül az ilyen munkákban a kísérletek elvégzésének és a kapott értékek nagy változatossága valósul meg, ami növeli a laboratóriumi műhely számítógépes osztályban történő hálózati munkában történő felhasználásának hatékonyságát.

A félkvantitatív modell (implicit matematikai alapon) tanulmányozása nem triviális feladat, amely sokrétű készségeket igényel: kísérlet megtervezése, a legésszerűbb hipotézisek felállítása vagy kiválasztása a jelenségek, tulajdonságok, paraméterek kapcsolatáról, kísérleti adatok alapján következtetések levonása, feladatok megfogalmazása. Különösen fontos és helyénvaló a tudományos modellek alkalmazhatóságának határainak (területének, feltételeinek) megjelölésének képessége, beleértve annak vizsgálatát, hogy egy valós jelenség mely aspektusait reprodukálja sikeresen a számítógépes modell, és melyek azok, amelyek túlmutatnak a szimulálton.

A virtuális laboratóriumi munkák órahasználata a valóshoz képest többféle lehet:

• bemutató (valós munka előtt) használat: elölről, nagy képernyőről vagy multimédiás kivetítőn keresztül valós munka műveletsorának bemutatása; a realisztikus kvalitatív és félkvantitatív modelleket részesítik előnyben;
• általánosító (valós munka után) használat: frontális mód (bemutatás, kérdések tisztázása, következtetések megfogalmazása és a megfontoltak megszilárdítása) vagy egyéni (kísérletek matematikai oldala, grafikonok és digitális értékek elemzése, a modell vizsgálata, mint módszer a valóság tükrözése és megjelenítése; a kvantitatív, parametrikus modellek előnyben részesítendők).
• kísérleti (valós munka helyett) felhasználás: egyéni (kiscsoportos) feladatok elvégzése virtuális laboratóriumban valós munkavégzés nélkül, számítógépes kísérlet. Valósághű félkvantitatív 3D modellekkel és parametrikus modellekkel egyaránt elvégezhető.

A virtuális laboratórium, mint virtuális tanulási eszköz megvalósításának várható eredményei:

• a hallgatói kutatások tárgyát képező, magas realizmusú, implicit matematikai bázisú műhelyek létrehozása és megvalósítása a kritikai gondolkodás és az önállóság fejlesztésének egyik alapja lesz;
• a gyakorlati képzés hatékonyságának növekedése érhető el a valós és a virtuális munka optimális kombinációja révén;
• a tanulási folyamat iránti érdeklődés növekedését prognosztizálják azon tanulói csoportok körében, akik nem boldogulnak a megszokott tanítási rendszerben.

1.3 A virtuális laboratórium fejlesztésének alapelvei és követelményei

Mivel a laboratóriumi munkavégzés során az idő nagy részét a telepítéssel való munka megértése tölti el, a virtuális laboratórium letöltésével a hallgatónak lehetősége van előzetesen felkészülni, elsajátítva a berendezést, áttanulmányozni a működését különböző módok. Lehetőséget kap tudásának gyakorlati próbára, a folyamatban lévő akció követésére, az elvégzett munka eredményének elemzésére.

A virtuális tanulási technológia használata lehetővé teszi egy valós eszköz interfészének teljes reprodukálását virtuális modell formájában, miközben minden funkcióját megőrzi. A hallgató virtuális laboratóriumot üzemeltet a számítógépén, ami jelentős időmegtakarítást eredményez a gyakorlati órákon. Ezenkívül az emulátor fejlesztése során olyan eszközmodelleket használnak, amelyek ugyanazon az elven működnek, mint a valódiak. Paramétereik és működési elvük könnyen változtatható, figyelve, hogy ez hogyan befolyásolja a mérési eredményeket. A virtuális laboratóriumok használatának eredményeként a hallgatók magas színvonalú képzésben részesülnek a laboratóriumi munkavégzésre és a berendezésekkel való munkavégzésre, amely lehetővé teszi a hallgatók számára a fizikai jelenségek mélyreható tanulmányozását, az elvégzett munka vizuális megjelenítését.

A "Virtual Laboratory in Physics" szoftvercsomagnak számos követelménynek meg kell felelnie:

1. Minimális rendszerkövetelmények, amelyek lehetővé teszik a termék futtatását bármely személyi számítógépen. Meg kell jegyezni, hogy nem minden oktatási intézmény engedheti meg magának a legújabb generációs számítógépeket.
2. A használat egyszerűsége és elérhetősége. A szoftvercsomag a tanulók középső láncszemére (8-9. osztály) készült, tehát a tanulók fejlődésének egyéni pszichológiai jellemzőiből kell kiindulni.
3. Minden virtuális laboratóriumnak tartalmaznia kell egy leírást és a végrehajtási utasításokat, amelyek lehetővé teszik a hallgatók számára, hogy különösebb erőfeszítés nélkül megbirkózzanak a munkával.
4. A tananyag elsajátítása közben virtuális laboratóriumokat végeznek.
5. A munka vizualizálása, amely lehetővé teszi a folyamatban lévő tevékenységek megfigyelését. A rendszer egyes paramétereinek megváltoztatásával a tanuló látja, hogyan változnak mások.

• A "Virtuális Fizikai Laboratórium" programkomplexum általános felépítése.

A "Virtual Laboratory in Physics" szoftvercsomag megvalósításához úgy döntöttek, hogy négy fő blokkot használnak:

1. Virtuális laboratóriumok.
2. Irányelvek.
3. A fejlesztőről.

Az első „Információk a virtuális laboratóriumról” blokk alapvető információkat tartalmaz a virtuális laboratórium előnyeiről, elveiről és a kívánt eredményekről. A virtuális alkotások valódihoz viszonyított jellegzetességeit is megadjuk.

A második blokkot "Virtuális Laboratóriumok" a tervek szerint több altömbre osztják a fizika szekciói szerint. Ez a felosztás lehetővé teszi a hallgató számára, hogy gyorsan és egyszerűen megtalálja a megfelelő munkát, és elkezdje azt végezni, és időt takaríthat meg. A blokk tartalmazni fogja az elektromos áramkör összeszerelésére vonatkozó feladatokat, valamint a hő- és mechanikai jelenségekkel kapcsolatos munkát.

A harmadik "Irányelvek" blokk a virtuális laboratóriumi munkák leírása és lebonyolítása, valamint ezek végrehajtásához egy rövid útmutató lesz. Ebben a részben meg kell adni azt a korosztályt is, amelyre a kifejlesztett szoftvercsomagot tervezték. Így az a hallgató, akinek eddig fogalma sem volt a virtuális laboratóriumokról, könnyen és gyorsan hozzáláthat azok megvalósításához.

2 A "Virtuális Fizikai Laboratórium" programkomplexum gyakorlati megvalósítása

• Eszközök kiválasztása virtuális laboratórium létrehozásához

A virtuális laboratórium általános felépítésének, alapelveinek és követelményeinek elemzése alapján úgy gondoljuk, hogy a projekt megvalósításának modellje egy egy számítógépen tárolt személyes weboldal legyen, amely böngészővel megtekinthető.

Előttünk, akárcsak a weboldal fejlesztői előtt, felmerült a kérdés, hogy milyen eszközökkel lehet gyorsan és hatékonyan elvégezni a feladatot. Jelenleg kétféle szerkesztő létezik, amelyek webhelyeket készítenek. Ezek olyan szerkesztők, amelyek közvetlenül a kóddal dolgoznak, és vizuális szerkesztők. Mindkét technológiának vannak előnyei és hátrányai. Amikor kódszerkesztőkkel hoz létre webhelyeket, a fejlesztőnek ismernie kell a HTML nyelvet. A vizuális szerkesztőben végzett munka meglehetősen egyszerű, és hasonlít a Microsoft Word dokumentum létrehozásának folyamatára.

Vessünk egy pillantást a ma létező webszerkesztőkre.

A Jegyzettömb a legegyszerűbb eszköz weboldalak létrehozására, de a Jegyzettömb használatához a Hypertext Markup Language (HTML) ismerete és a weboldalak szerkezetének jó megértése szükséges. Kívánatos a szakmai tudás, amely ilyen szerény eszközökkel teszi lehetővé az Active X, Flash technológiákkal weboldalak készítését.

Azok, akik szívesebben írják be a HTML kódot kézzel, de hiányoznak a Jegyzettömb és hasonló programok funkcionalitásából, válasszák a TextPad nevű programot. Ez a program valójában nagyon hasonlít a Jegyzettömbhöz, de a fejlesztők speciális kényelmet biztosítanak a HTML-kód (valamint Java, C, C ++, Perl és még néhány) írásához. Ez abban is megmutatkozik, hogy HTML dokumentum írásakor minden címke automatikusan kék színnel kiemelésre kerül, attribútumuk sötétkék, attribútumértékeik zöldek (a színek tetszés szerint testreszabhatók, akárcsak a betűtípus). Ez a kiemelési funkció abból a szempontból hasznos, hogy ha a címkenévben vagy attribútumában véletlenül hibázik, a program azonnal jelzi.

Vizuális szerkesztőket is használhat webes erőforrások létrehozásához. Az úgynevezett WYSIWYG szerkesztőkről beszélünk. A név a "What You See Is What You Get" mondatból származik – amit látsz, azt kapod. A WYSIWYG szerkesztők lehetővé teszik webhelyek és weboldalak létrehozását még a Hypertext Markup Language (HTML) nyelvet nem ismerő felhasználók számára is.

A Macromedia Dreamweaver egy professzionális HTML-szerkesztő a különböző összetettségű webhelyek és internetes oldalak vizuális létrehozásához és kezeléséhez. A Dreamweaver számos eszközt és eszközt tartalmaz a professzionális webhelyek szerkesztéséhez és létrehozásához: HTML, CSS, javascript, javascript hibakereső, kódszerkesztők (kódnézegető és kódellenőr), amelyek lehetővé teszik a javascript, XML és más, a Dreamweaver által támogatott szöveges dokumentumok szerkesztését. . A Roundtrip HTML technológia kód újraformázása nélkül importálja a HTML dokumentumokat, és lehetővé teszi a Dreamweaver konfigurálását úgy, hogy a fejlesztő kívánsága szerint "rendezze" és formázza újra a HTML-t.

A Dreamweaver vizuális szerkesztési képessége segítségével gyorsan létrehozhat vagy újratervezhet egy projektet kód írása nélkül. Lehetőség van az összes központosított elem megtekintésére és egy kényelmes panelről közvetlenül a dokumentumba történő "húzására". A Dreamweaver összes funkciója függetlenül konfigurálható a szükséges szakirodalom segítségével.

Virtuális laboratórium létrehozásához a FrontPage környezetet használtuk. Egyes globális internetes források szerint az összes oldal és webhely akár 50 százaléka, beleértve a nagy projekteket is, a Microsoft FrontPage segítségével készül. És a FÁK területén nagyon valószínű, hogy ez a szám eléri a 80-90 százalékot.

A FrontPage előnyei más szerkesztőkkel szemben nyilvánvalóak:

• A FrontPage erős webes támogatással rendelkezik. Számos webhely, hírcsoport és konferencia célozza meg a FrontPage felhasználóit. Számos fizetős és ingyenes bővítmény (plug-in) is található a FrontPage-hez, amelyek bővítik a képességeit. Például az Ulead eddigi legjobb grafikai optimalizálóinak számító Ulead SmartSaver és Ulead SmartSaver Pro nem csak a Photoshopban, hanem a FrontPage-ben is beépülő modulok. Ezen túlmenően a cégek egész iparága fejleszt és ad ki FrontPage témákat;
• A FrontPage felülete nagyon hasonlít a Microsoft Office programcsomagban található programok kezelőfelületére, ami megkönnyíti a tanulást. Ezenkívül a Microsoft Office programjai között teljes körű integráció van, amely lehetővé teszi a FrontPage más alkalmazásaiban létrehozott információk felhasználását.

A FrontPage programnak köszönhetően nemcsak professzionális programozók készíthetnek weboldalakat, hanem olyan felhasználók is, akik személyes célokra szeretnének webhelyet tartani, hiszen nincs szükség HTML kódokba programozásra és HTML-szerkesztők ismerete – véli a legtöbb szerző.

A HTML kódokat használó weblapokat létrehozó fejlesztők fő állításai a FrontPage számára abból fakadnak, hogy bizonyos esetekben alapértelmezés szerint redundáns kódot ír. Kis webhelyek esetében ez nem kritikus. Ezenkívül a FrontPage lehetővé teszi a fejlesztő számára, hogy HTML kóddal is dolgozzon.

• A "Virtual Physics Laboratory" héjprogram tervezési szakaszai és felépítése

A tervezés a fejlesztés egyik legfontosabb és legösszetettebb szakasza, amelytől függ a további munka hatékonysága és a végeredmény.

A pedagógiai tervezés fejlődésében óriási ösztönzést jelentett a számítástechnika elterjedése. Az oktatásba kerülésével az oktatási módszertan átalakulni kezdett a technológiásodás irányába. Megjelentek az oktatás információs technológiái.

A pedagógiai tervezés olyan oktatási projektek kidolgozására és megvalósítására irányuló tevékenység, amelyek innovatív ötletek formalizált komplexumai az oktatásban, a társadalmi-pedagógiai mozgalomban, az oktatási rendszerekben és intézményekben, a pedagógiai technológiákban (Bezrukova V.S.).

A pedagógiai rendszerek, folyamatok vagy helyzetek tervezése összetett, többlépcsős tevékenység. Egymást követő szakaszok sorozataként valósul meg, közelebb hozva a következő tevékenység fejlesztését az általános elképzeléstől a pontosan leírt konkrét cselekvésekhez.

2.2.1 A "Virtuális Fizikai Laboratórium" programkomplexum felépítése

A "Virtuális Fizikai Laboratórium" program tervezése a következő szakaszokban zajlott:

• a termék létrehozásának szükségességének tudatosítása;
• a "Virtuális laboratórium a fizikában" program kidolgozása;
• az ellenőrzési rendszer elemzése IKT segítségével;
• a termikus és mechanikai jelenségek laboratóriumainak kiválasztása kész alapokból, valamint laboratórium létrehozása elektromos áramkör összeállításához;
• az egyes virtuális laboratóriumok technológiai lehetőségeinek, céljának, lebonyolítási szabályainak, megvalósítási rendjének rövid ismertetése;
• módszertan kidolgozása a "Virtuális Fizikai Laboratórium" program alkalmazásához.

A figyelembe vett szakaszok alapján kidolgozásra került a "Virtual Laboratory in Physics" szoftvercsomag felépítése (1. ábra).

1. ábra - A szoftvercsomag felépítése

"Virtuális Fizikai Laboratórium"

A shell program felépítése tartalmazza a programmenedzsment "Virtuális Fizikai Laboratórium" magját. A vezérlőmag a program kezdőlapja. A blokk a virtuális laboratóriumok kiválasztására és bemutatására kifejlesztett programban való navigálásra szolgál, és lehetővé teszi a többi blokk bármelyikének elérését. Gyors hozzáférést biztosít a következő szakaszokhoz:

• "Információk a virtuális laboratóriumról";
• "Virtuális laboratóriumok";
• "A fejlesztőről";

Az „Információk a virtuális laboratóriumról” rész olyan elméleti szempontokat tartalmaz, amelyek segítenek megérteni a virtuális tanulási eszközök szerepét az oktatási folyamatban.

A "Virtuális Laboratóriumok" rész közvetlenül magában foglalja magát a laboratóriumi munkát két területen: a hő- és mechanikai jelenségek, valamint az "Elektromos áramkör összeszerelése" alfejezet. A hő- és mechanikai jelenségek tartalmazzák a legalapvetőbb és legjelentősebb laboratóriumi munkákat, az elektromos áramkör összeszerelése pedig lehetővé teszi az áramkör összeállítását a feladatnak és a fizika törvényeinek megfelelően.

A "A fejlesztőről" szakasz alapvető információkat tartalmaz a szerzőről és a shell program végrehajtásának várható eredményeiről a modern oktatási folyamatban.

2.2.2 A virtuális laboratórium felépítése

A webhely 13 oldalas, és a többi elérhető dokumentummal együtt összesen 107 fájlt tartalmaz.

A létrehozott weboldal oldalainak listája a 2. ábrán látható.

2. ábra - A létrehozott webhely oldalainak listája.

A képek mappa a szoftvercsomag fejlesztése során használt képeket tartalmazza (3. ábra).

3. ábra - Használt képek

A js mappa a szoftvercsomag működéséhez szükséges kódkészletet tartalmazza (4. ábra). Így például a data.js fájl olyan kódot tartalmaz, amely ablakot ír az elektromos áramkör összeállításához szükséges feladatokat.

4. ábra – A js mappa elemei

Az 5. ábra a virtuális laboratórium felépítését mutatja be a fizika szekciókban.

5. ábra - A virtuális laboratórium felépítése fizika szekciók szerint

A diagram minden csomópontoldalát egy téglalap ábrázolja. Az ezeket a téglalapokat összekötő vonalak az oldalak kölcsönös alárendeltségét szimbolizálják.

Az alábbiakban a virtuális laboratórium főbb blokkjait ismertetjük.

A "Virtual Physics Laboratory" wrapper program vezérlőmagja az index.html oldalon található. Úgy van felépítve, hogy a felhasználó átválthat vele a program összes többi blokkjára. Vagyis a vezérlőmag hozzáférést biztosít az információs segítséghez, hozzáférést biztosít a virtuális laboratóriumi munkákhoz és bemutatókhoz, hozzáférést biztosít a szerzőről és a várható fejlesztési eredményekhez. A "Virtual Physics Laboratory" program vezérlőmagjának fejlesztése során kereteket, háttérbeállításokat és szövegformázást is használtak.

A "Virtual Physics Laboratory" wrapper program információs blokkját az Info.html oldal képviseli. A blokk célja, hogy rövid általános tájékoztatást adjon a virtuális laboratóriumról, a modern oktatásban betöltött szerepéről, valamint a főbb előnyeiről.

• A "Virtual Laboratory in Physics" szoftvercsomag fejlesztése

A „Virtual Laboratory for Physics” szoftvercsomag fejlesztése egy weblap létrehozásával kezdődik, melynek szerkezete a korábban vizsgált blokkok alapján épül fel (3. ábra). A 6. ábra a "Virtual Physics Laboratory" szoftvercsomag felépítését mutatja. A diagram minden csomópontoldalát egy téglalap ábrázolja. Az ezeket a téglalapokat összekötő vonalak az oldalak kölcsönös alárendeltségét szimbolizálják.

6. ábra - A szoftvercsomag felépítése

"Virtuális laboratórium a fizikában".

A szoftvercsomag-kezelési mag az index.htm oldalon található. Úgy van felépítve, hogy a felhasználó át tudjon váltani a szoftvercsomag összes többi blokkjára. Vagyis a vezérlőmag hozzáférést biztosít a programmal kapcsolatos információkhoz, virtuális munkához, módszertani ajánlásokhoz, valamint a Virtual Physics Laboratory szoftvercsomag fejlesztőjével kapcsolatos információkhoz.

A Virtual Physics Laboratory szoftvercsomag vezérlőmagjának fejlesztése során kereteket, háttérbeállításokat és szövegformázást is használtak.

Az oldalak közötti hivatkozási séma gombok és hiperhivatkozások segítségével állítható be. A hiperhivatkozások segítségével gyorsan eljuthat a kívánt oldalra, és megszervezheti a webes gonosz oldalai közötti kapcsolatot, amely meghatározza annak integritását. A 7. ábra a hiperhivatkozás fát mutatja. Az ágak ilyen közzététele a hiperhivatkozási sémában lehetővé teszi a webhely logikájának vizuális modellezését a weboldalak megnyitása nélkül.

7. ábra - A csomóponti hiperhivatkozások sémája

• A létrehozott "Virtuális Fizikai Laboratórium" szoftverkomplexum bemutatása

2.4.1 Szoftvercsomag fejlesztése virtuális laboratórium létrehozásához

A virtuális laboratórium létrehozásához szükséges szoftvercsomag fejlesztése a következő szakaszokban zajlott:

• virtuális laboratóriumok elemzése az oktatási rendszerben és a termék létrehozásának szükségességének tudatosítása;
• a "Virtuális Fizikai Laboratórium" shell program fejlesztése;
• virtuális laboratóriumi terv kidolgozása;
• a laboratórium technológiai lehetőségeinek, rendeltetésének rövid ismertetése;
• a virtuális laboratóriumok didaktikai lehetőségeinek ismertetése a fizikában;
• módszertan kidolgozása a "Virtuális Fizikai Laboratórium" shell program használatához.

A virtuális laboratóriumi shell program kezdőlapja a 8. ábrán látható. Segítségével a felhasználó bármelyik bemutatott részhez eljuthat.

8. ábra - Kezdőoldal

A szóban forgó szoftvercsomag négy navigációs gombbal rendelkezik:

• információk a virtuális laboratóriumról;
• virtuális laboratóriumok;
• iránymutatások;
• a fejlesztőről.

Információk a virtuális laboratóriumról.

Az „Információk a virtuális laboratóriumról” rész tartalmazza a fő elméleti szempontokat, bemutatja a virtuális laboratórium fő előnyeit, a fejlesztés megvalósításának kívánt eredményeit, és a 9. ábrán látható.

9. ábra - Információk a virtuális laboratóriumról

Az "Információk a virtuális laboratóriumról" című rész a vizuális fizika előnyeiről szól, nevezetesen a fizikai jelenségek szélesebb perspektívából való bemutatásának lehetőségéről és azok átfogó tanulmányozásáról. Minden munka nagy mennyiségű oktatási anyagot ölel fel, beleértve a fizika különböző ágait is. Ez bőséges lehetőséget ad az interdiszciplináris kapcsolatok megszilárdítására, az elméleti ismeretek általánosítására, rendszerezésére.

A fizikai interaktív munkát az osztályteremben műhelymunka formájában kell végezni, amikor új anyagokat ismertetnek vagy egy adott téma tanulmányozását befejezik. Másik lehetőség a tanítási időn kívüli munkavégzés, fakultatív, egyéni órákon. A virtuális fizika új, egyedülálló irány az oktatási rendszerben. Nem titok, hogy az információ 90%-a a látóidegen keresztül jut el agyunkba. És nem meglepő, hogy amíg az ember maga nem lát, addig nem lesz képes világosan megérteni bizonyos fizikai jelenségek természetét. Ezért a tanulási folyamatot vizuális anyagokkal kell támogatni. És csodálatos, amikor nem csak egy statikus képet láthatunk, amely valamilyen fizikai jelenséget ábrázol, hanem mozgásban is nézheti ezt a jelenséget.

A "Virtuális laboratóriumok" rész három fő alszakaszt tartalmaz: elektromos áramkör, mechanikai és hőjelenségek, amelyek mindegyike közvetlenül magában foglalja magát a virtuális laboratóriumot. Ez a szakasz a 10. ábrán látható.

10. ábra - Virtuális laboratóriumok

Az "Elektromos áramkörök" alfejezet három feladatot tartalmaz, amelyek célja egy elektromos áramkör összeállítása a munkához adott leírásoknak megfelelően.

A mechanikai és termikus jelenségek négy-négy laboratóriumot foglalnak magukban, amelyek nagy tudásanyagot fednek le.

2.4.2 Elemek kiválasztása kész adatbázisokból virtuális fizikai laboratórium létrehozásához

Jelenleg egy virtuális fizikai laboratóriumnak számos kész eleme létezik, a legegyszerűbbtől a komolyabb telepítésekig. Különböző források, helyek mérlegelése után úgy döntöttek, hogy a virtuális laboratóriumok oldaláról - http://www.virtulab.net - származó anyagot használjuk fel, mivel itt nem csak az anyag található, hanem a fizika és más tantárgyak laboratóriumai is. teljesebb és eredetibb módon mutatják be. Vagyis szeretném megjegyezni, hogy ez az oldal a tudás és az anyag hatalmas területét fedi le.

Minden munka nagy mennyiségű oktatási anyagot tartalmaz. Ez bőséges lehetőséget ad az interdiszciplináris kapcsolatok megszilárdítására, az elméleti ismeretek általánosítására, rendszerezésére.

A virtuális fizika új, egyedülálló irány az oktatási rendszerben. Nem titok, hogy az információ 90%-a a látóidegen keresztül jut el agyunkba. És nem meglepő, hogy amíg az ember maga nem lát, addig nem lesz képes világosan megérteni bizonyos fizikai jelenségek természetét. Ezért a tanulási folyamatot vizuális anyagokkal kell támogatni. És csodálatos, amikor nem csak egy statikus képet láthatunk, amely valamilyen fizikai jelenséget ábrázol, hanem mozgásban is nézheti ezt a jelenséget.

Tehát például el akarja magyarázni a mechanikát? Kérem, itt vannak animációk, amelyek bemutatják Newton második törvényét, a lendület megmaradásának törvényét testek ütközésekor, a testek körben történő mozgását a gravitáció és a rugalmasság hatására stb.

A www. oldal anyagának áttekintése és elemzése után. A Virtulab.net héjprogram létrehozásához úgy döntöttek, hogy a fizika két fő aspektusát veszik figyelembe: a hő- és a mechanikai jelenségeket.

Az "Elektromos áramkörök" virtuális laboratórium a következő feladatokat tartalmazza:

• állítson össze egy áramkört párhuzamos csatlakozással;
• állítson össze egy áramkört soros csatlakozással;
• szerelje össze az áramkört eszközökkel.

A "hőjelenségek" virtuális laboratórium a következő laboratóriumi munkákat foglalja magában:

• az ideális Carnot-hőmotor tanulmányozása;
• a jégolvadás fajhőjének meghatározása;
• négyütemű motor működtetése, az Otto-ciklus animációja;
• fémek moláris hőkapacitásainak összehasonlítása.

A "Mechanikai jelenségek" virtuális laboratórium a következő laboratóriumi munkákat foglalja magában:

• nagy hatótávolságú fegyver;
• Newton második törvényének tanulmányozása;
• a lendület megmaradásának törvényének tanulmányozása testek ütközésekor;

szabad és kényszerrezgések tanulmányozása.

2.4.3 A "Mechanikai jelenségek" szakasz virtuális laboratóriumainak leírása

Laboratóriumi munka No. 1 "Hosszú hatótávolságú fegyver". A „Hosszú hatótávolságú fegyver” virtuális laboratóriumi munka a 11. ábrán látható. A pisztoly kezdeti adatainak beállítása után egy lövést szimulálunk, majd a függőleges piros vonalat a kurzorral húzva meghatározzuk a sebességet a kiválasztott pontban. a pálya.

11. ábra - Virtuális labor

"Nagy hatótávolságú fegyver"

A kezdeti adatablakban beállítjuk a lövedék kezdeti sebességét, valamint a horizonthoz viszonyított szöget, ami után elkezdhetjük a tüzelést és elemezhetjük az eredményt.

2. számú laboratóriumi munka "Newton második törvényének tanulmányozása". A "Newton második törvényének tanulmányozása" című virtuális laboratóriumi munka a 12. ábrán látható. Ennek a munkának az a célja, hogy bemutassa Newton alaptörvényét, amely kimondja, hogy a test által elért gyorsulás az őt érő behatás eredményeként egyenesen arányos a test által elért gyorsulás mértékével. erő vagy eredője ennek az ütközésnek, és fordítottan arányos a test tömegével.

13. ábra - Virtuális labor

"Newton második törvényének tanulmányozása"

Ennek a laboratóriumi munkának a végzése során a paraméterek (ellensúly magasság, terhelések tömege) változtatásával a test által elért gyorsulás változását figyeljük meg.

3. számú laboratóriumi munka "Szabad és kényszerrezgések vizsgálata." A „Szabad és kényszerrezgések vizsgálata” című virtuális laboratóriumi munka a 14. ábrán látható. Ebben a munkában a testek rezgését vizsgáljuk külső periodikusan változó erők hatására.

14. ábra - Virtuális labor

"Szabad és kényszerrezgések tanulmányozása"

Attól függően, hogy mit szeretnénk kapni, az oszcillációs rendszer amplitúdójától vagy az amplitúdó-frekvenciás karakterisztikától függően valamelyik paraméter kiválasztásával és a rendszer összes paraméterének beállításával kezdhetjük el a munkát.

4. számú laboratóriumi munka "Testek ütközésének lendületmaradásának törvényének tanulmányozása". A "Testek ütközésének lendületmaradásának törvényének tanulmányozása" című virtuális laboratóriumi munka a 15. ábrán látható. Az impulzusmegmaradás törvényét zárt rendszerekre hajtják végre, vagyis olyanokra, amelyek magukban foglalják az összes kölcsönhatásban lévő testet, így nincs külső erő. hat a rendszer bármely testére. Számos fizikai probléma megoldása során azonban kiderül, hogy a lendület nem zárt rendszerek esetén is állandó maradhat. Igaz, ebben az esetben a lendület csak megközelítőleg marad meg.

15. ábra - Virtuális labor

"A lendület megmaradásának törvényének tanulmányozása testek ütközésekor"

A rendszer kezdeti paramétereinek (lövedéktömeg, rúdhossz, hengertömeg) beállításával és a start gomb megnyomásával látni fogjuk a munka eredményét. A különböző kezdeti értékek kiválasztásával láthatjuk, hogyan változik a labormunka viselkedése és eredményei.

2.4.4 A "Hőjelenségek" szakasz virtuális laboratóriumainak leírása

1. számú laboratóriumi munka "Az ideális Carnot hőmotor tanulmányozása." "Az ideális Carnot-hőmotor tanulmányozása" című virtuális laboratóriumi munka a 16. ábrán látható.

16. ábra - Virtuális labor

"Az ideális Carnot hőmotor tanulmányozása"

Miután elindította a hőmotor működését a Carnot-ciklus szerint, használja a "Szünet" gombot a folyamat leállításához és a rendszer leolvasásához. A Speed ​​gomb megváltoztatja a hőmotor fordulatszámát.

2. számú laboratóriumi munka "Jégolvadás fajhőjének meghatározása." A „Jég fajlagos olvadáshőjének meghatározása” című virtuális laboratóriumi munka a 17. ábrán látható.

17. ábra - Virtuális labor

"Jég olvadási fajhőjének meghatározása"

A jég három amorf változatban és 15 kristálymódosulatban létezhet. A jobb oldali ábra fázisdiagramja azt mutatja, hogy milyen hőmérsékleteken és nyomásokon léteznek ezek a módosítások.

3. számú laboratóriumi munka "Négyütemű motor üzemeltetése, Otto-ciklus animációja." A "Négyütemű motor működése, az Otto-ciklus animációja" című virtuális laboratóriumi munka a 18. ábrán látható. A munka tájékoztató jellegű.

18. ábra - Virtuális labor

"Négyütemű motor működése, Otto Cycle animáció"

A négy ciklus vagy löket, amin a dugattyú átmegy: szívás, kompresszió, gyújtás és gázkibocsátás – adták a négyütemű motor vagy az Otto motor nevét.

4. számú laboratóriumi munka "Fémek moláris hőkapacitásainak összehasonlítása". A "Fémek moláris hőkapacitásainak összehasonlítása" című virtuális laboratóriumi munka a 19. ábrán látható. Az egyik fém kiválasztásával és a munka lefuttatásával részletes információkat kaphatunk a hőkapacitásáról.

19. ábra - Virtuális labor

"A fémek moláris hőkapacitásainak összehasonlítása"

A munka célja a bemutatott fémek hőkapacitásának összehasonlítása. A munka elvégzéséhez válassza ki a fémet, állítsa be a hőmérsékletet és rögzítse a leolvasásokat.

2.4.5 A "Virtual Physics Laboratory" szoftvercsomag létrehozási lehetőségeinek bemutatása

A main.html elektromos áramkör-összeszerelő blokkot külön és kissé eltérő módon fejlesztették ki. Tekintsük részletesebben a folyamatot.

• Lépés. Az első lépés egy prototípus létrehozása volt a http://gomockingbird.com/ segítségével, amely egy online eszköz, amely megkönnyíti az alkalmazásmodellek létrehozását, előnézetét és megosztását. A leendő ablak nézete a 20. ábrán látható.

20. ábra - Az "Elektromos áramkör összeszerelése" ablak prototípusa

Az ablak bal oldali részén elektromos elemekkel ellátott panel elhelyezéséről döntöttek, a fő gombok felső részében (nyitás, mentés, törlés, ellenőrzés), a többit az elektromos áramkör összeszerelésére tartjuk fenn. A prototípus tervezéséhez a bootstrap alapot választottam - ez valami olyan, mint az univerzális stílusok a tervezéshez, példák itt találhatók: http://getbootstrap.com/getting-started/#examples

• Lépés. A séma előkészítéséhez a http://raphaeljs.com/ oldalt választottam – az egyik legegyszerűbb könyvtárat, amely lehetővé teszi grafikonok készítését (például http://raphaeljs.com/graffle.html) (21. ábra).

21. ábra - Az "Elektromos áramkör összeszerelése" ablak kialakítása és sémája

Az elektromos áramkör felépítéséhez használt nyersanyagként a grafikonok felépítésére szolgáló könyvtárat használtunk, és kiválasztottunk egy megfelelő áramkört, amelyet tovább módosítunk és az igényeinknek megfelelően alakítunk.

• Lépés. Aztán hozzáadtam néhány alapvető elemet.

A grafikonon a geometriai formákat képekkel helyettesítettem, a kiválasztott könyvtár lehetővé teszi bármilyen kép használatát (22. ábra).

22. ábra - Az "Elektromos áramkör összeszerelése" ablak kialakítása és sémája

Ennél a lépésnél képek készültek az elektromos áramkör elemeiről, maguknak az elemeknek a listája kibővült, és most már elektromos elemeket is csatlakoztathatunk az ablakban az elektromos áramkör megépítéséhez.

4. lépés Ugyanezen bootstrap alapján készítettem egy felugró ablakmodellt - ezt kellett volna használni minden felhasználói megerősítést igénylő művelethez (például http://getbootstrap.com/javascript/#modals) 23. ábra.

23. ábra - Felugró ablak

A jövőben ebbe a felugró ablakba kellett volna feladatokat elhelyezni, a felhasználó választási jogával.

• Lépés. Az előző lépésben létrehozott felugró ablakban hozzáadtam egy listát, amely több lehetőséget tartalmaz a hallgatónak felkínált feladatokhoz. Úgy döntöttem, hogy a középiskolai tanterv alapján választom ki a feladatokat (8-9. osztály).

A feladatok a következők: cím, leírás és kép (24. ábra).

24. ábra - Feladatopció kiválasztása

Így ennél a lépésnél egy felugró ablakot kaptunk egy feladatkijelöléssel, amelyre rákattintva az aktívvá válik (kiemelve).

• Lépés. A feladatokban a különféle elektromos elemek felhasználása miatt szükségessé vált a további kiegészítések. Hozzáadás után teszteljük, hogyan működnek az elemek közötti kapcsolatok (25. ábra).

25. ábra - Elektromos áramköri elemek hozzáadása

Az áramkör-építési ablakban minden elem elhelyezhető és fizikai kapcsolatok létesíthetők, így térjünk át a következő lépésre.

• Lépés. Egy feladat ellenőrzésekor valamilyen módon tájékoztatnia kell a felhasználót az eredményről.

26. ábra – Eszköztippek

A láncszerelési feladatok végrehajtása során előforduló főbb hibatípusokat az 1. táblázat mutatja be.

1. táblázat – A főbb hibatípusok.

• Lépés. A feladat elvégzése után elérhetővé válik az "Ellenőrzés" gomb, amely elindítja az ellenőrzést. Ennél a lépésnél hozzáadtuk azoknak az elemeknek és hivatkozásoknak a leírását, amelyeknek a diagramon szerepelniük kell a sikeres kitöltéshez (27. ábra).

27. ábra - Az elektromos áramkör ellenőrzése

Ha a feladat sikeresen befejeződött, akkor az ellenőrzést követően megjelenik egy párbeszédpanel, amely tájékoztat bennünket a feladat sikeres végrehajtásáról.

9. lépés Ennél a lépésnél elhatároztuk, hogy egy csatlakozási pontot adunk hozzá, amivel bonyolultabb áramkörök is összeállíthatók párhuzamos kapcsolással (28. ábra).

28. ábra - Csatlakozási pont

A "csomópont" elem sikeres hozzáadása után szükségessé vált egy feladat hozzáadása ezzel az elemmel.

• Lépés. Elektromos áramkör összeállítási feladatának elindítása és ellenőrzése eszközökkel (29. ábra).

29. ábra - A végrehajtás eredménye

2.4.6 Útmutató a létrehozott "Virtuális Fizikai Laboratórium" szoftvercsomag használatához

2.4.7 "A fejlesztőről" szakasz leírása

A „Fejlesztőről” rész alapvető információkat tartalmaz a szerzőről és a szoftvercsomag modern oktatási folyamatba való bevezetésének várható eredményeiről (31. ábra).

31. ábra - A fejlesztőről

Ez a rész azért jött létre, hogy rövid tájékoztatást nyújtson a Virtual Physics Laboratory szoftvercsomag fejlesztőjéről.

Ez a rész tartalmazza a legalapvetőbb információkat a szerzőről, röviden ismerteti a várható fejlesztési eredményeket, csatolja a szoftvercsomag jóváhagyásáról szóló igazolást, valamint megjelöli az érettségi projekt vezetőjét is.

Következtetés

A bemutatott munkában a virtuális eszközök modern oktatási rendszerében való felhasználásával kapcsolatos tudományos és pedagógiai szakirodalom áttekintése történt. Ennek alapján feltárult a virtuális laboratórium használatának különös jelentősége a tanulási folyamatban.

Az írás tárgyalja az IKT oktatási folyamatban való alkalmazását, az oktatás virtualizációjának kérdéskörét, a virtuális laboratóriumi munka lehetőségeit a valós körülmények között nehezen tanulmányozható folyamatok és jelenségek vizsgálatában.

Tekintettel arra, hogy a modern szoftverpiac nagyszámú különféle shell-programot kínál, felmerült egy olyan szoftvercsomag létrehozásának szükségessége, amely lehetővé teszi a virtuális laboratóriumi munka nehézségek nélküli elvégzését. A tanuló a számítógép segítségével könnyen és gyorsan elvégezheti a szükséges munkát, figyelemmel kísérheti a megvalósítás menetét.

A szoftvercsomag megvalósításának megkezdése előtt kidolgozásra került a Virtuális Fizikai Laboratórium általánosított felépítése, amelyet az 1. ábra mutat be.

Ezt követően megtörtént a „Virtual Laboratory in Physics” szoftvercsomag fejlesztéséhez szükséges műszeres környezet kiválasztása.

A szoftvercsomag sajátos struktúráját fejlesztették ki, amelyet az 5. ábra mutat be.

Elemezzük a szoftvercsomag létrehozásához használható kész elemek adatbázisát.

Egy virtuális fizikai laboratórium létrehozására szolgáló eszközre, a FrontPages környezetre esett a választás, mert ezzel egyszerűen és egyszerűen hozhat létre és szerkeszthet HTML oldalakat.

A munka során elkészült a „Virtual Laboratory in Physics” szoftvertermék. A kifejlesztett laboratórium segíti a tanárokat az oktatási folyamat lebonyolításában. Képes továbbá jelentősen leegyszerűsíteni a komplex laboratóriumi munkák lebonyolítását, hozzájárul a folyamatos tapasztalatok vizuális megjelenítéséhez, növeli az oktatási folyamat hatékonyságát, motiválja a hallgatókat.

A szoftvercsomagban három virtuális laboratórium jött létre:

1. Elektromos áramkörök.
2. mechanikai jelenségek.
3. Hőjelenségek.

Az egyes munkákban egyéni tudásukat tesztelhetik a tanulók.

A hallgatók szoftvercsomaggal való interakciójának biztosítására olyan módszertani ajánlásokat dolgoztak ki, amelyek segítik a virtuális laboratóriumok megvalósításának gyors és egyszerű megkezdését.

A "Virtual Laboratory in Physics" szoftvercsomagot az osztályteremben tesztelte egy Rott O.S. I. kategóriás tanár. (jóváhagyási okirat mellékelve) A szoftvercsomag bemutatása is volt az „Információs technológiák az oktatásban” konferencián.

A szoftvertermék tesztelése megtörtént, melynek során kiderült, hogy a szoftvertermék megfelel a kitűzött céloknak és célkitűzéseknek, stabilan működik, a gyakorlatban is alkalmazható.

Emlékeztetni kell tehát arra, hogy a virtuális laboratóriumi munka (teljesen vagy bizonyos szakaszokban) helyettesít egy természetes vizsgálati tárgyat, amely lehetővé teszi a kísérletek eredményeinek megismerését, a vizsgált jelenség kulcsfontosságú aspektusaira való összpontosítást, és csökkenti a vizsgálat idejét. a kísérlet.

A munkavégzés során emlékezni kell arra, hogy a virtuális modell a valós folyamatokat, jelenségeket többé-kevésbé leegyszerűsített, sematikus formában jeleníti meg, így annak a kérdésnek a tisztázása, hogy valójában mi van a modellben hangsúlyos, és mi marad a színfalak mögött. a megbízás formáiról. Ez a fajta munka végezhető teljes egészében számítógépes változatban, vagy egy nagyobb, természeti tárgyakkal és laboratóriumi eszközökkel végzett munka részeként is.

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. Abdrakhmanova, A.Kh. Az oktatás információs technológiái az általános fizika során a műszaki egyetemen / A.Kh. Abdrakhmanova - M Oktatási technológiák és társadalom 2010. V. 13. 3. sz. 293-310.
2. Bayens D. Hatékony munka a Microsoft FrontPage2000/D-vel. Bayens – Szentpétervár: Péter, 2000. - 720 s. - ISBN 5-272-00125-7.
3. Krasilnikova, V.A. Az információs és kommunikációs technológiák alkalmazása az oktatásban: tankönyv / V.A. Krasilnyikov. [Elektronikus forrás], RUN 09K121752011. - Hozzáférési cím: http://artlib.osu.ru/site/.
4. Krasilnikova, V.A. Technológia a számítógépes tanulási eszközök fejlesztéséhez / V.A. Krasilnikov, "Technológiák a számítógépes tanulási eszközök fejlesztéséhez" előadások a Moodle rendszerben - El.resource - http://moodle.osu.ru
5. Krasilnikova, V.A. A számítógépes tanulási technológiák kialakulása és fejlesztése / V.A. Krasilnikov, monográfia. - M.: RAO IIO, 2002. - 168 p. - ISBN 5-94162-016-0.
6. Új pedagógiai és információs technológiák az oktatási rendszerben: tankönyv / Szerk. E.S. Polat. - M.: Akadémia, 2001. - 272p. - ISBN 5-7695-0811-6.
7. Novoselttseva O.N. A modern multimédiás eszközök használatának lehetőségei az oktatási folyamatban / O.N. Novoseltseva // Pedagógiai tudomány és oktatás Oroszországban és külföldön. - Taganrog: GOU NPO PU, 2006. - 2. sz.
8. Uvarov A.Yu. Új információs technológiák és oktatási reform / A.Yu. Uvarov // Informatika és oktatás. - M.: 1994. - 3. sz.
9. Shutilov F.V. Modern számítástechnika az oktatásban. Tudományos munka / F.V. Shutilov // Tanár 2000. - 2000. - 3. sz.
10. Yakushina E.V. Új információs környezet és interaktív tanulás / E.V. Yakushina // Líceumi és gimnáziumi oktatás. - 2000. - 2. sz.
11. E.S. Polat Új pedagógiai és információs technológiák az oktatási rendszerben, M., 2000
12. S.V. Simonovich, Számítástechnika: Alaptanfolyam, Péter, 2001.
13. Bezrukov, V.S. Pedagógia. Projektív pedagógia: tankönyv ipari és pedagógiai technikumok, valamint mérnöki és pedagógiai szakos hallgatók számára / V.S. Bezrukov - Jekatyerinburg: Üzleti könyv, 1999.
14. Fizika az animációkban. [Elektronikus forrás]. - URL: http://physics.nad.ru.
15. Az orosz "NT-MDT" cég telephelye nanotechnológiai berendezések gyártására. [Elektronikus forrás]. - URL: http://www.ntmdt.ru/spm-principles.
16. Termikus és mechanikai jelenségek flash modelljei. [Elektronikus forrás]. - URL: http://www.virtulab.net.
17. Yasinsky, V.B. Elektronikus tanulási források létrehozásában szerzett tapasztalat // "A modern információs és kommunikációs technológiák alkalmazása a pedagógiában." Karaganda, 2008. S. 16-37.
18. Aludj, T.E. Multimédiás képzési program fizika gyakorlati órákhoz // "Fizika a pedagógiai oktatás rendszerében". M.: /T.E. Sleep Multimédiás képzési program gyakorlati fizikaórákhoz. VVIA őket. prof. NEM. Zsukovszkij, 2008. S. 307-308.
19. Nuzhdin, V.N., Kadamtseva, G.G., Panteleev, E.R., Tikhonov, A.I. Az oktatási minőségirányítás stratégiája és taktikái - Ivanovo: 2003. / V.N. Nuzhdin, G.G. Kadamtseva, E.R. Pantelejev, A.I. Tyihonov. Az oktatási minőségirányítás stratégiája és taktikája.
20. Starodubtsev, V. A., Fedorov, A. F. A virtuális laboratóriumi munka és a számítógépes műhelyek innovatív szerepe // Összoroszországi konferencia "EOIS-2003"./V.A. Starodubtsev, A.F. Fedorov, A virtuális laboratóriumi munka és a számítógépes műhelyek innovatív szerepe.
21. Kopysov, S.P., Rychkov V.N. Szoftverkörnyezet a végeselemes módszer számítási modelljeinek készítéséhez párhuzamos elosztott számításokhoz / S.P. Kopysov, V.N. Rychkov Információs technológiák. - 2008. - 3. sz. - S. 75-82.
22. Kartasheva, E. L., Bagdasarov, G. A. Számítógépes kísérletek adatainak megjelenítése a virtuális laboratóriumok 3D modellezése területén / E.L. Kartasheva, G.A. Bagdasarov, Tudományos vizualizáció. – 2010.
23. Medinov, O. Dreamweaver / O. Medinov - Szentpétervár: Péter, 2009.
24. Midhra, M. Dreamweaver MX / M. Midhra - M.: AST, 2005. - 398c. - ISBN 5-17-028901-4.
25. Bayens D. Hatékony munka a Microsoft FrontPage2000/D-vel. Bayens St. Petersburg: Péter, 2000. - 720 s. - ISBN 5-272-00125-7.
26. Matthews, M., Cronan D., Poulsen E. Microsoft Office: FrontPage2003 / M. Matthews, D. Cronan, E. Poulsen - M.: NT Press, 2006. - 288 p. - ISBN 5-477-00206-9.
27. Plotkin, D. FrontPage2002 / D. Plotkin - M.: AST, 2006. - 558 p. - ISBN 5-17-027191-3.
28. Morev, I. A. Oktatási információs technológiák. 2. rész. Pedagógiai mérések: oktatóanyag. / I. A. Morev - Vlagyivosztok: Dalnevoszt Kiadó. un-ta, 2004. - 174 p.
29. Demin I.S. Az információs technológiák használata az oktatási és kutatási tevékenységekben / I.S. Demin // Iskolai technológiák. - 2001. 5. sz.
30. Kodzhaspirova G.M. Műszaki oktatási segédanyagok és felhasználásuk módjai. Tankönyv / G.M. Kodzhaspirova, K.V. Petrov. - M.: Akadémia, 2001.
31. Kupriyanov M. Az új oktatási technológiák didaktikai eszközei / M. Kupriyanov // Felsőoktatás Oroszországban. - 2001. - 3. sz.
32. B.S. Berenfeld, K.L. Butyagina, Új generáció innovatív oktatási termékei IKT eszközökkel, Oktatási kérdések, 3-2005.
33. IKT a tárgykörben. V. rész Fizika: Útmutató: Szerk. V.E. Fradkin. - Szentpétervár, GOU DPO TsPKS SPB "Az oktatás és az információs technológia minőségét értékelő regionális központ", 2010.
34. V. I. Elkin „Eredeti fizikaórák és tanítási módszerek” „Fizika az iskolában”, 24/2001.
35. Randall N., Jones D. A Microsoft FrontPage Special Edition használata / N. Randall, D. Jones - M .: Williams, 2002. - 848 p. - ISBN 5-8459-0257-6.
36. Talyzina, N.F. Pedagógiai pszichológia: tankönyv. juttatás a diákoknak. átl. ped. tankönyv intézmények / N.F. Talyzina - M.: "Akadémia" Kiadói Központ, 1998. - 288 p. - ISBN 5-7695-0183-9.
37. Thorndike E. A pszichológián alapuló tanítás alapelvei / E. Thorndike. - 2. kiadás - M.: 1929.
38. Hester N. FrontPage2002 Windows/N. Hester - M.: DMK Press, 2002. - 448 p. - ISBN 5-94074-117-7.

Letöltés: Nincs hozzáférése a fájlok letöltéséhez a szerverünkről.

A vizuális fizika lehetőséget biztosít a tanárnak, hogy megtalálja a legérdekesebb és leghatékonyabb tanítási módszereket, érdekesebbé és intenzívebbé téve az órákat.

A vizuális fizika fő előnye a fizikai jelenségek tágabb perspektívából történő bemutatásának lehetősége és átfogó tanulmányozása. Minden munka nagy mennyiségű oktatási anyagot ölel fel, beleértve a fizika különböző ágait is. Ez bőséges lehetőséget ad az interdiszciplináris kapcsolatok megszilárdítására, az elméleti ismeretek általánosítására, rendszerezésére.

A fizikai interaktív munkát az osztályteremben műhelymunka formájában kell végezni, amikor új anyagokat ismertetnek vagy egy adott téma tanulmányozását befejezik. Másik lehetőség a tanítási időn kívüli munkavégzés, fakultatív, egyéni órákon.

virtuális fizika(vagy fizika online) új, egyedülálló irány az oktatási rendszerben. Nem titok, hogy az információ 90%-a a látóidegen keresztül jut el agyunkba. És nem meglepő, hogy amíg az ember maga nem lát, addig nem lesz képes világosan megérteni bizonyos fizikai jelenségek természetét. Ezért a tanulási folyamatot vizuális anyagokkal kell támogatni. És csodálatos, amikor nem csak egy statikus képet láthatunk, amely valamilyen fizikai jelenséget ábrázol, hanem mozgásban is nézheti ezt a jelenséget. Ez az erőforrás lehetővé teszi a tanárok számára, hogy egyszerűen és nyugodt módon ne csak a fizika alapvető törvényeinek működését mutassák be, hanem az általános oktatási program legtöbb részében segítsenek az online fizika laboratóriumi munkák elvégzésében. Tehát például hogyan magyarázható szavakkal a p-n átmenet működési elve? Csak ha ennek a folyamatnak az animációját megmutatjuk a gyermeknek, minden azonnal világossá válik számára. Vagy vizuálisan bemutathatja az elektronátmenet folyamatát, amikor az üveget a selyemhez dörzsölik, és ezután a gyermeknek kevesebb kérdése lesz a jelenség természetével kapcsolatban. Emellett a szemléltető eszközök a fizika szinte minden ágát lefedik. Tehát például szeretné elmagyarázni a mechanikát? Kérem, itt vannak animációk, amelyek bemutatják Newton második törvényét, a lendület megmaradásának törvényét testek ütközésekor, a testek körben történő mozgását a gravitáció és a rugalmasság hatására stb. Ha az optika részleget szeretné tanulmányozni, nincs könnyebb! Jól láthatóak a fényhullám hosszának diffrakciós ráccsal történő mérésével, a folytonos és vonalas emissziós spektrumok megfigyelésével, a fény interferencia és diffrakciójának megfigyelésével és sok más kísérlettel kapcsolatos kísérletek. De mi a helyzet az elektromossággal? Ez a rész pedig jó néhány szemléltetőeszközt kapott, például van kísérletek az Ohm-törvény tanulmányozására komplett áramkörhöz, vegyes vezetőkutatáshoz, elektromágneses indukcióhoz stb.

Így a „kötelezettségből” való tanulási folyamat, amelyhez mindannyian hozzászoktunk, játékká válik. Érdekes és szórakoztató lesz a gyermek számára a fizikai jelenségek animációinak megtekintése, és ez nem csak leegyszerűsíti, hanem fel is gyorsítja a tanulási folyamatot. Többek között előfordulhat, hogy a gyerek még több információt is tud adni, mint amennyit a szokásos oktatási formában kaphatna. Ezen kívül sok animáció teljesen helyettesíthet bizonyos laboratóriumi műszerek, így ideális sok vidéki iskolába, ahol sajnos még Brown elektrométer sem mindig található. Mit is mondjak, sok eszköz még a nagyvárosok közönséges iskoláiban sincs. Talán azáltal, hogy ilyen szemléltetőeszközöket bevezetünk a kötelező oktatási programba, érettségi után olyan fizika iránt érdeklődőket fogadunk, akikből idővel fiatal tudósok lesznek, akik közül néhányan nagy felfedezésekre is képesek lesznek! Így újjáéled a nagy hazai tudósok tudományos korszaka, és hazánk – akárcsak a szovjet időkben – ismét egyedülálló technológiákat hoz létre korukat megelőzve. Ezért szükségesnek tartom az ilyen források minél szélesebb körű népszerűsítését, hogy ne csak a tanároknak, hanem maguknak az iskolásoknak is beszámoljanak róluk, mert sokakat érdekelni fog a tanulás. fizikai jelenségek nem csak az iskolai órákon, hanem otthon is szabadidejükben, és ez az oldal lehetőséget ad nekik! Fizika onlineérdekes, informatív, vizuális és könnyen hozzáférhető!

A FIZIKA TANFOLYAM TANULMÁNYÁNAK SZERVEZÉSE

A „Fizika” tudományág munkaprogramjának megfelelően a nappali tagozatos hallgatók az első három félévben a fizika tantárgyat tanulják:

1. rész: Mechanika és molekuláris fizika (1 félév).
2. rész: Elektromosság és mágnesesség (2. félév).
3. rész: Optika és atomfizika (3. félév).

A fizika kurzus egyes részeinek tanulmányozásakor a következő típusú munkákat biztosítják:

1. A tantárgy elméleti tanulmányozása (előadások).
2. Problémamegoldó gyakorlatok (gyakorlati gyakorlatok).
3. Laboratóriumi munkák elvégzése, védelme.
4. Önálló problémamegoldás (házi feladat).
5. Teszt papírok.
6. Offset.
7. Konzultációk.
8. Vizsga.

A fizika tantárgy elméleti tanulmányozása.

A fizika elméleti tanulmányozása a fizika kurzus programja szerinti streaming előadásokban történik. Az előadások felolvasása a tanszéki órarend szerint történik. A hallgatók számára az előadásokon való részvétel kötelező.

A tudományág önálló tanulásához a hallgatók használhatják a fizika tárgyrészéhez ajánlott alap- és kiegészítő oktatási irodalom jegyzékét, vagy a tanszék munkatársai által készített és kiadott tankönyveket. A fizika tantárgy minden részéhez elérhető tankönyvek a tanszék honlapján.

Workshopok

Az elméleti anyag tanulmányozásával párhuzamosan a hallgatónak gyakorlati órákon (szemináriumokon) el kell sajátítania a fizika minden szekciójában a problémamegoldási módszereket. A gyakorlati órákon való részvétel kötelező. A szemináriumok a tanszék órarendje szerint zajlanak. A tanulók jelenlegi előrehaladásának nyomon követését egy tanár végzi, aki gyakorlati órákat tart a következő mutatók alapján:

• gyakorlati órákon való részvétel;
• a tanuló osztálytermi munkájának eredményessége;
• a házi feladat teljessége;
• két tantermi teszt eredménye;

Az önálló felkészítéshez a hallgatók a tanszék munkatársai által készített és kiadott feladatmegoldó tankönyveket használhatják. A fizika tantárgy minden részének feladatmegoldó tankönyvei elérhetők a tanszék honlapján.

Laboratóriumi munkák

A laboratóriumi munkák célja, hogy a hallgató megismertesse a fizikai mérések mérőeszközeivel, módszereivel, szemléltesse az alapvető fizikai törvényszerűségeket. A laboratóriumi munka a fizika tanszék oktatási laboratóriumaiban a tanszék oktatói által készített (a tanszék honlapján nyilvánosan elérhető) leírások szerint, a tanszéki órarend szerint történik.

Minden félévben 4 laboratóriumi munkát kell elvégeznie és megvédenie a hallgatónak.

Az első órán a tanár biztonsági eligazítást tart, minden tanulót tájékoztat a laboratóriumi munkák egyéni listájáról. A hallgató elvégzi az első labormunkát, a mérési eredményeket táblázatba írja és elvégzi a megfelelő számításokat. A laboratóriumi munka zárójelentését a hallgatónak otthon kell elkészítenie. A jelentés elkészítésekor a „Bevezetés a méréselméletbe” és „Útmutató hallgatóknak a laboratóriumi munkák tervezéséhez és a mérési hibák kiszámításához” oktatási-módszertani fejlesztés (közkincs a honlapon elérhető) alkalmazása szükséges. osztály).

A következő leckében tanulónak kell mutasson be egy teljesen elkészült első laboratóriumi munkát, és készítsen vázlatot a listáról a következő munkáról. Az absztraktnak meg kell felelnie a laboratóriumi munka tervezésére vonatkozó követelményeknek, tartalmaznia kell egy elméleti bevezetést és egy táblázatot, amelybe a soron következő mérések eredményeit rögzítik. Ezen követelmények nem teljesítése esetén a következő laboratóriumi munkára a hallgató nem megengedett.

Minden órán a másodiktól kezdődően a tanuló megvédi az előző, teljesen elvégzett labormunkát. A védelem a kapott kísérleti eredmények ismertetéséből és a leírásban szereplő ellenőrző kérdések megválaszolásából áll. A laboratóriumi munka akkor tekinthető teljesen befejezettnek, ha a füzetben a tanár aláírása és a naplóban ennek megfelelő jelölése szerepel.

A tantervben előírt összes laboratóriumi munka elvégzése és megvédése után az órát vezető tanár „megfelelt” jegyet tesz a laboratóriumi naplóba.

Ha a hallgató valamilyen okból nem tudta elvégezni a laboratóriumi fizikai műhely tananyagát, akkor ezt a tanszéki órarend szerint megtartott további órákon megteheti.

A tanórákra való felkészüléshez a hallgatók felhasználhatják a laboratóriumi munkák elvégzésére vonatkozó módszertani ajánlásokat, amelyek nyilvánosan elérhetőek a tanszék honlapján.

Teszt papírok

A gyakorlati órákon (szemináriumokon) minden félévben a hallgató előmenetelének aktuális ellenőrzésére két tantermi tesztet végeznek. Az osztály pontozási rendszerének megfelelően minden egyes ellenőrző munka 30 ponttal kerül értékelésre. A tanuló által a tesztek elvégzése során elért pontszámok összpontszáma (két teszt maximális összege 60) a tanuló értékelésénél, és figyelembe veszik a „Fizika” szakterület végső osztályzatának megállapításánál.

beszámítás

Fizikából kreditet kap a hallgató, feltéve, hogy 4 laboratóriumi munka elkészült és megvédett (laboratóriumi naplóban a laboratóriumi munka elvégzéséről jelzés van), és az aktuális haladási ellenőrzés pontszámainak összege nagyobb vagy egyenlő 30. szemináriumok).

Vizsga

A vizsga a tanszék által jóváhagyott jegyekkel történik. Minden jegy két elméleti kérdést és egy feladatot tartalmaz. A felkészülés megkönnyítése érdekében a hallgató a vizsgára való felkészüléshez felhasználhatja a kérdéssort, amely alapján a jegyek kialakulnak. A vizsgakérdések listája nyilvánosan elérhető a Fizika Tanszék honlapján.

1. 4 labormunka teljes körűen elkészült és megvédésre került (a laboratóriumi naplóban a laboratóriumi munka eltolásán van jelölés);
2. az aktuális haladás-ellenőrzés összpontszáma 2 tesztnél nagyobb vagy egyenlő, mint 30 (a lehetséges 60-ból);
3. az érdemjegykönyvbe és az osztályzati ívbe a „megfelelt” jelzés kerül

Az (1) bekezdésben foglaltak elmulasztása esetén a hallgató jogosult további laboratóriumi foglalkozásokon részt venni, melyek a tanszéki órarend szerint kerülnek megtartásra. Az (1) bekezdés teljesítése és a (2) bekezdés nem teljesítése esetén a hallgatónak joga van a hiányzó pontokat a vizsgabizottságokon megszerezni, amelyeket a tanszéki órarend szerint tartanak a foglalkozáson. Azok a tanulók, akik az aktuális teljesítmény-ellenőrzés során 30 pontot vagy annál többet értek el, nem léphetnek be a vizsgabizottságba az értékelési pontszám növelése érdekében.

A maximális pontszám, amit egy tanuló az aktuális teljesítmény-ellenőrzéssel szerezhet, 60. Ugyanakkor egy kontrollra 30 (két kontrollra 60) adható pont.

A tanár legfeljebb 5 pontot adhat hozzá egy olyan tanulóhoz, aki részt vett az összes gyakorlati órán és aktívan dolgozott azokon (az aktuális haladás-ellenőrzési pontok összértéke azonban nem haladhatja meg a 60 pontot).

A vizsgaeredmények alapján egy hallgató maximálisan 40 pontot szerezhet.

A hallgató által a félévben elért pontszámok összpontszáma a „Fizika” tudományág osztályzatának alapja az alábbi szempontok szerint:

• ha az aktuális haladás-ellenőrzés és a középszintű bizonyítvány (vizsga) pontszámainak összege kevesebb mint 60 pont, akkor az osztályzat "nem kielégítő";
• 60-74 pont, akkor az osztályzat "kielégítő";
• ha az aktuális haladás-ellenőrzés és a középszintű bizonyítvány (vizsga) pontszámainak összege a közötti tartományba esik. 75-89 pont, akkor az osztályzat "jó";
• ha az aktuális haladás-ellenőrzés és a középszintű bizonyítvány (vizsga) pontszámainak összege a közötti tartományba esik. 90-100 pont, akkor az osztályzat "kiváló".

A "kitűnő", "jó", "megfelelő" osztályzatok a vizsgalapon és a jegyzőkönyvben szerepelnek. A "nem kielégítő" minősítés csak a nyilatkozatban van beállítva.

LABORATÓRIUMI MŰHELY

Linkek a laborok letöltéséhez*
*A fájl letöltéséhez kattintson a jobb gombbal a hivatkozásra, és válassza a "Cél mentése másként..." lehetőséget.
A fájl olvasásához le kell töltenie és telepítenie kell az Adobe Readert.

1. rész. Mechanika és molekuláris fizika

2. rész. Elektromosság és mágnesesség

3. rész Optika és atomfizika

A világoktatás és a tudományos folyamat olyan egyértelműen változik az elmúlt években, de valamiért inkább nem az átütő újításokról és az általuk megnyíló lehetőségekről, hanem helyi vizsgabotrányokról beszélnek. Mindeközben az oktatási folyamat lényege szépen tükrözi az angol közmondást: „A lovat itatóhoz vezetheted, de megrészegedni nem tudod.”

A modern oktatás lényegében kettős életet él. Hivatalos életében ott van a program, az előírások, a vizsgák, az "értelmetlen és kíméletlen" harc az iskolai tantárgyak összetételéért, a hivatalos pozíció vektoráért és az oktatás minőségéért. Valós életében pedig általában minden koncentrálódik, ami a modern oktatás: a digitalizáció, az eLearning, a Mobile Learning, a Coursera, az UoPeople és más online intézményeken keresztüli tanulás, a webináriumok, a virtuális laboratóriumok stb. Mindez egyelőre nem vált a részévé. az általánosan elfogadott globális oktatási paradigma, de lokálisan már folyamatban van az oktatás és a kutatás digitalizálása.

A MOOC-learning (Massive Open Online Courses, tömeges előadások nyílt forrásból) kiválóan alkalmas ötletek, képletek és egyéb elméleti ismeretek átadására az órákon és előadásokon. De sok tudományág fejlesztésének teljességéhez gyakorlati gyakorlatokra is szükség van - a digitális tanulás „megérezte” ezt az evolúciós igényt, és új „életformát” teremtett – virtuális laboratóriumok, saját iskolai és egyetemi oktatáshoz.

Az eLearning ismert problémája, hogy többnyire elméleti tárgyakat tanít. Az online oktatás fejlesztésének következő állomása talán a gyakorlati területek lefedése lesz. Ez pedig két irányban fog megtörténni: az első a gyakorlat szerződéses delegálása a fizikailag létező egyetemekre (például az orvostudomány esetében), a másik pedig a különböző nyelvű virtuális laboratóriumok fejlesztése.

Miért van szükségünk virtuális laboratóriumokra vagy virtulaborokra?

• Felkészülni a valódi laboratóriumi munkára.
• Iskolai foglalkozásokhoz, megfelelő feltételek, anyagok, reagensek, felszerelés hiányában.
• Távoktatáshoz.
• A diszciplínák önálló tanulmányozására felnőttkorban vagy gyermekekkel közösen, mivel sok felnőtt ilyen vagy olyan okból úgy érzi, hogy „emlékezzen” arra, amit az iskolában soha nem tanultak vagy értettek meg.
• Tudományos munkára.
• Felsőoktatáshoz fontos gyakorlati komponenssel.

A virtulabok fajtái. A virtuális laborok lehetnek 2D vagy 3D; egyszerű a fiatalabb diákok számára és összetett, praktikus közép- és középiskolás diákok, diákok és tanárok számára. Virtulabjaikat különböző tudományágakhoz tervezték. Leggyakrabban fizika és kémia, de vannak egészen eredetiek is, például egy virtulabor ökológusok számára.

A különösen komoly egyetemeknek van saját virtuális laboratóriuma, például az S. P. Korolev akadémikusról elnevezett Samara State Aerospace University és a berlini Max Planck Tudománytörténeti Intézet (Max Planck Institute for the Science History, MPIWG). Emlékezzünk vissza, hogy Max Planck német elméleti fizikus, a kvantumfizika megalapítója. Az intézet virtuális laboratóriumának még hivatalos honlapja is van. Az előadást ezen a linken tekintheti meg. A Virtuális Laboratórium: Eszközök a kísérletezés történetének kutatásához. Az online laboratórium egy olyan platform, ahol történészek publikálják és megvitatják kutatásaikat a kísérletezés témájában a tudomány (a fizikától az orvostudományig), a művészet, az építészet, a média és a technológia különböző területein. Illusztrációkat és szövegeket is tartalmaz a kísérletezés különböző aspektusairól: eszközök, kísérletek, filmek, tudósok fényképei stb. A hallgatók saját fiókot hozhatnak létre ebben a virtuális laborban, és tudományos dolgozatokat adhatnak hozzá megvitatáshoz.

A Max Planck Tudománytörténeti Intézet virtuális laboratóriuma

Virtulab-portál

Az orosz nyelvű virtulabok választéka sajnos még kicsi, de ez idő kérdése. Az eLearning elterjedése a tanulók és a hallgatók körében, a digitalizáció tömeges behatolása az oktatási intézményekbe valamiképpen keresletet fog teremteni, majd elkezdenek tömegesen fejleszteni gyönyörű modern virtuális laborokat különböző tudományágakban. Szerencsére már létezik egy meglehetősen fejlett speciális portál a virtuális laboratóriumok számára - Virtulab.Net. Meglehetősen szép megoldásokat kínál, és négy tudományterületet fed le: fizikát, kémiát, biológiát és ökológiát.

Virtuális laboratórium 3D a fizikában Virtulab .Net

Virtuális mérnöki gyakorlat

A Virtulab.Net egyelőre nem sorolja a mérnöki szakterületek közé, de arról számol be, hogy az ott elhelyezett fizikai virtulaborok a távmérnöki oktatásban is hasznosak lehetnek. Hiszen például matematikai modellek felépítéséhez szükség van a modellező objektumok fizikai természetének mélyreható megértésére. Általában véve a mérnöki virtulaborok hatalmas potenciállal rendelkeznek. A mérnökképzés nagyrészt gyakorlatorientált, de az egyetemek ritkán használnak ilyen virtuális laboratóriumokat, mivel a mérnöki területen a digitális oktatás piaca fejletlen.

A CADIS rendszer (SSAU) problémaorientált oktatási komplexumai. A Koroljevről elnevezett Samara Aerospace University saját mérnöki virtulabort fejlesztett ki a műszaki szakemberek képzésének erősítésére. Az SSAU Új Információs Technológiák Központja (CNIT) létrehozta a „CADIS rendszer problémaorientált oktatási komplexumait”. A CADIS rövidítés az „Automatizált didaktikai eszközök komplexeinek rendszere” rövidítése. Ezek speciális tantermek, ahol virtuális laboratóriumi műhelyeket tartanak az anyagok szilárdságáról, a szerkezeti mechanikáról, az optimalizálási módszerekről és a geometriai modellezésről, a repülőgéptervezésről, az anyagtudományról és a hőkezelésről és más műszaki tudományágakról. Néhány ilyen műhely szabadon elérhető az SSAU szerverén. A virtuális tantermek műszaki objektumok leírását tartalmazzák fényképekkel, diagramokkal, hivatkozásokkal, rajzokkal, videóval, hanggal és nagyítóval ellátott flash animációkkal, hogy megtekinthesse a virtuális egység apró részleteit. Lehetőség van önkontrollra és edzésre is. Íme, mik a CADIS virtuális rendszer komplexei:

• Gerenda - a gerendák diagramjainak elemzésére és felépítésére szolgáló komplexum az anyagok szilárdsága (mérnöki, építési) során.
• Szerkezet - mechanikai szerkezetek (mérnöki, építési) áramköreinek tervezési módszerei.
• Optimalizálás - matematikai optimalizálási módszerek komplexuma (gépészmérnöki, építőipari CAD kurzusok).
• Spline - interpolációs és közelítési módszerek komplexuma a geometriai modellezésben (CAD kurzusok).
• I-beam - komplexum a vékonyfalú szerkezetek (mérnöki, építőipari) erőművi mintáinak tanulmányozására.

• Vegyész - kémia komplexek készlete (középiskolák, speciális líceumok, egyetemi előkészítő kurzusok számára).
• Szerves - komplexek a szerves kémiában (egyetemek számára).
• Polimer - komplexek a makromolekuláris vegyületek kémiájában (egyetemek számára).
• Molecule Constructor - "Molecule Constructor" szimulátor program.
• Matematika - az elemi matematika komplexuma (egyetemi jelentkezők számára).
• A testnevelés a testnevelés elméleti kurzusait támogató komplexum.
• Metallurgist - fémtudományi és hőkezelési komplexum (egyetemek és műszaki iskolák számára).
• Zubrol - a mechanizmusok és gépalkatrészek elméletének komplexuma (egyetemek és műszaki iskolák számára).

Virtuális hangszerek a Zapisnyh.Narod.Ru oldalon. A Zapisnyh.Narod.Ru webhely nagyon hasznos lesz a mérnökképzésben, ahol ingyenesen letölthet virtuális hangszereket hangkártyára, amelyek széles lehetőségeket nyitnak meg a technológia létrehozására. Minden bizonnyal érdekelni fogják a tanárokat, és hasznosak lesznek előadásokon, tudományos munkában és laboratóriumi műhelyekben a természeti és műszaki tudományokban. Az oldalon közzétett virtuális hangszerek kínálata lenyűgöző:

• kombinált LF generátor;
• kétfázisú LF generátor;
• oszcilloszkópos rögzítő;
• oszcilloszkóp;
• frekvenciamérő;
• AF karaktergrafika;
• technográfus;
• villanyóra;
• mérő R, C, L;
• otthoni elektrokardiográf;
• kapacitás- és ESR-becslő;
• kromatográfiás rendszerek KhromProtsessor-7-7M-8;
• készülék a kvarcórák hibáinak ellenőrzésére és diagnosztizálására stb.

Az egyik virtuális mérnöki eszköz a Zapisnyh.Narod.Ru webhelyről

Fizikai virtuális laborok

Ökológiai virtulab a Virtulab .Neten. A portál környezetvédelmi laboratóriuma a Föld fejlődésének általános kérdéseivel és az egyes törvényszerűségekkel egyaránt foglalkozik.

Előző cikk: Ha a szorzatot elosztjuk az egyik tényezővel, akkor egy másik tényezőt kapunk Következő cikk: Az üdvözlés alapvető formái (Nihao fordítása)