Современные информационные технологии/2.Вычислительная техника и программирование

Шевчук Е.В., Трапезников Е.В.

СКГУ им. академика М.Козыбаева, г.Петропавловск, Республика Казахстан

К Вопросу о Рельно-виртуальной лаборатории и виртуальном эксперименте

Реально-виртуальные лаборатории (РВЛ) предназначены для выполнения лабораторных работ, связанных с эксплуатацией лабораторных макетов и снятием рабочих характеристик этих макетов с помощью виртуальных приборов. Использование РВЛ позволяет также упорядочить работу в рамках обучающей системы, представленной совокупностью этапов, предваряющих и завершающих работу студента.

При создании реально-виртуальной лаборатории в ее содержание включают инструменты и средства, позволяющие описывать реальные ситуации на практике, осуществлять их формализацию, интерпретацию, исследовать и находить решение задач, описанных в этих ситуациях при проведении лабораторных практикумов; - при использовании виртуальной лаборатории в процессе обучения решают дидактические задачи (организация самостоятельной деятельности студентов, сопутствующего повторения, самоконтроля в процессе выполнения студентами задач и лабораторных практикумов).

Использование реально-виртуальных лабораторий в учебном процессе позволяет с одной стороны предоставить возможность студенту провести эксперименты с оборудованием и материалом, отсутствующим в реальной лаборатории, получить практические навыки проведения экспериментов, ознакомиться детально с компьютерной моделью уникального дорогостоящего объекта, исследовать процессы и явления не опасаясь за возможные последствия. С другой стороны, подключение имеющегося лабораторного оборудования и приборов к компьютеру в рамках виртуальной лаборатории позволяет перевести традиционную форму подачи учебного материала на новый уровень технологий, соответствующий сегодняшнему уровню развития науки и техники. Основная ценность реально-виртуальных лабораторий заключается в их содержательном наполнении. Прекрасная навигация, цветовая палитра, быстрая загрузка и высокая надежность работы виртуальных экспериментов являются лишь вспомогательными элементами получения и освоения знаний. Поэтому при разработке виртуальных лабораторий должно уделяться внимание информационному наполнению.

Отличительной особенностью реально-виртуальной лаборатории от других электронных образовательных ресурсов является наличие специализированного программного обеспечения, позволяющего обучающемуся провести эксперимент в рамках данной лаборатории, наблюдать ход его протекания и получить необходимый набор данных для последующей обработки эксперимента в соответствии с полученным заданием. Виртуальный эксперимент может быть организован следующим образом:

 1. 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).
 2. На базе реального лабораторного 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 режимные характеристики, включать/отключать соответствующие механизмы, снимать данные с контролируемых приборов и сохранять их у себя на компьютере для последующей обработки. Виртуальная лаборатория может быть организована для локального использования или сетевой вариант.

Таким образом, использование реально-виртуальной лаборатории является актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.

В основу классификации в системе отношений «преподаватель – виртуальная лаборатория - студент» можно положить характер модели (терминология позаимствована из химического анализа), который во многом определяет подходы к использованию:

· Качественная – явление или опыт, обычно сложные или невыполнимые в условиях учебного заведения, последовательно воспроизводится на экране при управлении пользователем (от анимации или видео отличается использованием элементов управления, что приближает к интерактивному видео).

· Полуколичественная – в виртуальной лаборатории моделируется опыт, и изменение отдельных характеристик (например, положение ползунка реостата в электрической цепи) вызывает изменения в работе установки, схемы, устройства (к этому типу относятся также имитационные стенды [1], на которых нужно предварительно «собрать» установку или схему).

· Количественная (параметрическая) – в модели численно заданные параметры изменяют зависящие от них характеристики или моделируют явления (ввод значений скорости и направления движения тела позволяет получить график с траекторией и рядом рассчитанных характеристик).

Литература:

1. Нуждин В. Н., Кадамцева Г. Г., Пантелеев Е. Р., Тихонов А. И., «Стратегия и тактика управления качеством образования». – Иваново, 2003 г.