Алинова Д.Н., к.п.н. Оспанова Н.Н.

Павлодарский государственный университет, Казахстан

Виртуальные лаборатории по физике как эффективное решение проблем по проведению физических экспериментов в системе e-learning

«E-Learning» - система электронного обучения, пришедшая в систему образования всех стран мира с новыми инфокоммуникационными технологиями. С внедрением электронного обучения в Казахстане в полной мере создаются условия для реализации провозглашенного ЮНЕСКО ведущего принципа образования XXI века «образование для всех» и «образование через всю жизнь» − «Life Long Learning (LLL)» [1]. 

В условиях e-learning активизация физического эксперимента ограничена очевидными техническими сложностями. Одним из путей решения данной проблемы может стать возможность активного дистанционного эксперимента в информационно-коммуникационной обучающей среде.

С целью обеспечения возможности проведения физического эксперимента в условиях e-learning широко применяются виртуальные лаборатории, использующие технологию имитационного математического моделирования физического эксперимента с привлечением аппаратно-программных средств визуализации, компьютерной графики и анимации для достижения эффективного интерактивного взаимодействия пользователя со средой моделирования [2]. 

Основу виртуальной лаборатории составляет компьютерная программа или связанный комплекс программ, осуществляющий компьютерное моделирование некоторых процессов [3]. Виртуальные лаборатории широко применяются в преподавании физики так, как они позволяют наглядно иллюстрировать эксперименты и явления. Использование виртуальных лабораторий предоставляется как уникальная возможность визуализации упрощенной модели реального явления.

Примером такой виртуальной лаборатории является виртуальная лаборатория по «Оптике» курса физики, разработанная на базе Павлодарского государственного университета имени С. Торайгырова в соответствии с учебной программой по дисциплине физика для естественнонаучных специальностей.

Виртуальная лаборатория создает имитацию физической лаборатории и содержит 4 виртуальные лабораторные работы по оптике:

- определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки;

- проверка Закона Малюса;

- изучение вакуумного фотоэлемента;

- определение постоянной Стефана-Больцмана.

В виртуальной лаборатории имеются дополнительные материалы такие как краткие теоретические сведения по темам каждой лабораторной работы, глоссарий и справочные материалы. На рис. 1 показана комната с виртуальными приборами для определения длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

тема лабораторной работы

экран дополнительные материалы

описание порядка выполнения работы описание цели работы

рабочая область

Рисунок 1 – Интерфейс виртуальной комнаты лаборатории

Виртуальные приборы данной лаборатории дают возможность обучающимся проводить физические эксперименты, снимать данные с приборов, а также наблюдать оптические явления, их изменения на экранах (рис.2).

Рисунок 2 – Проверка закона Малюса

Обучающиеся, получив исходные данные, заносят их в таблицы и проводят вычисления самостоятельно. В результате у обучающихся формируются навыки выполнения лабораторных работ, навыки вычисления и умения правильного применения полученных результатов.

Таким образом, можно утверждать, что виртуальные лаборатории способствуют повышению эффективности учебного процесса в преподавании не только физики, но и других дисциплин.

Литература:

1. Нургалиева Г.К. E-Learning – платформа новой парадигмы обучения и условие массового качественного образования http://history.nci.kz/node/11

2. http://www.distance-learning.ru

3. Трухин А.В. Виды виртуальных компьютерных лабораторий http://ido.tsu.ru/files/pub2005/2005_2_Truhin.pdf