Лабораторные работы дистанционно - как это?
При дистанционном обучении аналогом лабораторного занятия является виртуальная лабораторная работа.
Виртуальные лабораторные работы – это компьютерные программы, позволяющие выполнять эксперименты и получать результаты
без непосредственного использования реальных лабораторных установок и приборов. Также под виртуальные лабораторными работами подразумевают работы, которые проводятся удаленно или на дому при помощи специальных лабораторных комплектов.
Виртуальные лабораторные работы – это компьютерные программы, позволяющие выполнять эксперименты и получать результаты
без непосредственного использования реальных лабораторных установок и приборов. Также под виртуальные лабораторными работами подразумевают работы, которые проводятся удаленно или на дому при помощи специальных лабораторных комплектов.
Виды виртуальных лабораторных:
- для инженерных областей: удаленные физические лаборатории, удаленные виртуально-физические лаборатории, виртуальные тренажеры;
- для естественнонаучных областей: лабораторные комплекты для дома.
- для инженерных областей: удаленные физические лаборатории, удаленные виртуально-физические лаборатории, виртуальные тренажеры;
- для естественнонаучных областей: лабораторные комплекты для дома.
Виртуальная работа требует большей четкости в описании последовательности действий
Подход к проблеме создания виртуальных лабораторных работ и их внедрения в учебный процесс должен быть дифференцированным и учитывать специфику той или иной дисциплины.
Логика представления материала в виртуальной лабораторной работе отличается от реальной работы более детальным описанием процесса исследования, обилием подсказок и ссылок, а также наличием анимации.
Виртуальная работа требует большей четкости в описании последовательности действий, поэтому методически обоснованным является представление такого рода работ в виде определенного числа разделов - вкладок, каждый из которых несет свою смысловую нагрузку:
Логика представления материала в виртуальной лабораторной работе отличается от реальной работы более детальным описанием процесса исследования, обилием подсказок и ссылок, а также наличием анимации.
Виртуальная работа требует большей четкости в описании последовательности действий, поэтому методически обоснованным является представление такого рода работ в виде определенного числа разделов - вкладок, каждый из которых несет свою смысловую нагрузку:
- Теоретический материал.
- Описание работы.
- Порядок выполнения работы.
- Лабораторная установка.
- Отчет.
Для успешного выполнения любой лабораторной работы студент должен тщательно проработать теоретический материал по теме исследования, поэтому в виртуальной лабораторной работе раздел с аналогичным названием должен быть представлен более подробно, чем в классическом практикуме.
В разделе «Описание работы» формулируется цель лабораторной работы, приводится схема установки, расчетные формулы, описывается работа с графиками.
В разделе «Порядок проведения работы» студент получает пошаговые инструкции выполнения лабораторной работы.
В разделе «Лабораторная установка» студент выполняет эксперимент.
В разделе «Отчет» студент заполняет соответствующие разделы, фиксируя значения, полученные в ходе эксперимента измеряемых величин, проводит расчеты и погрешности.
В разделе «Описание работы» формулируется цель лабораторной работы, приводится схема установки, расчетные формулы, описывается работа с графиками.
В разделе «Порядок проведения работы» студент получает пошаговые инструкции выполнения лабораторной работы.
В разделе «Лабораторная установка» студент выполняет эксперимент.
В разделе «Отчет» студент заполняет соответствующие разделы, фиксируя значения, полученные в ходе эксперимента измеряемых величин, проводит расчеты и погрешности.
1. Примеры виртуальных лабораторий.
1. Виртуальные лаборатории STAR
STAR (Software Tools for Academics and Researchers) – программа Массачусетского технологического института (MIT) по разработке виртуальных лабораторий для исследований и обучения. Деятельность программы заключается в разработке обучающих и исследовательских приложений по общей биологии, биохимии, генетике, гидрологии, в области распределенных вычислений. Большинство приложений реализованы в java либо в html. Официальный сайт программы: http://star.mit.edu.
StarBiochem - 3D-визуализатор молекул белков. Имеет гибкую и подробную настройку. URL: http://star.mit.edu/biochem/index.html.
StarGenetics. - позволяет моделировать процессы скрещивания, изучать закономерности наследования моногенных признаков (т.н. законы Менделя). URL: http://star.mit.edu/genetics/index.html.
StarORF. - позволяет научиться идентифицировать так называемые открытые рамки считывания (англ - ORF - Open Reading Frame) – единицы в составе цепи ДНК или РНК, способные кодировать белок. URL: http://star.mit.edu/orf/index.html.
StarMolSim - это серия инструментов, моделирующая процессы молекулярной динамики. Каждый из инструментов имеет широкий набор входных значений и, аналогично, широкий набор выходных значений для анализа и исследования. URL: http://star.mit.edu/molsim/index.html.
StarBiogene - Набор инструментов по генетике. URL:
http://star.mit.edu/biogene/index.html.
StarHydro - программный инструмент для моделирования гидрологических процессов. (не удалось запустить!). URL: http://star.mit.edu/hydro/index.html.
StarCluster - Набор инструментов для создания, настройки и управления кластерами виртуальных машин на веб сервисе Amazon's EC2 cloud. URL: http://star.mit.edu/cluster/index.html.
Дать оценку этим виртуальным лабораториям могут только соответствующие специалисты, однако можно с определенной долей уверенности утверждать, что они отличаются фундаментальностью, охватывают широкий круг задач в определенной сфере знаний, обладают богатым инструментарием.
STAR (Software Tools for Academics and Researchers) – программа Массачусетского технологического института (MIT) по разработке виртуальных лабораторий для исследований и обучения. Деятельность программы заключается в разработке обучающих и исследовательских приложений по общей биологии, биохимии, генетике, гидрологии, в области распределенных вычислений. Большинство приложений реализованы в java либо в html. Официальный сайт программы: http://star.mit.edu.
StarBiochem - 3D-визуализатор молекул белков. Имеет гибкую и подробную настройку. URL: http://star.mit.edu/biochem/index.html.
StarGenetics. - позволяет моделировать процессы скрещивания, изучать закономерности наследования моногенных признаков (т.н. законы Менделя). URL: http://star.mit.edu/genetics/index.html.
StarORF. - позволяет научиться идентифицировать так называемые открытые рамки считывания (англ - ORF - Open Reading Frame) – единицы в составе цепи ДНК или РНК, способные кодировать белок. URL: http://star.mit.edu/orf/index.html.
StarMolSim - это серия инструментов, моделирующая процессы молекулярной динамики. Каждый из инструментов имеет широкий набор входных значений и, аналогично, широкий набор выходных значений для анализа и исследования. URL: http://star.mit.edu/molsim/index.html.
StarBiogene - Набор инструментов по генетике. URL:
http://star.mit.edu/biogene/index.html.
StarHydro - программный инструмент для моделирования гидрологических процессов. (не удалось запустить!). URL: http://star.mit.edu/hydro/index.html.
StarCluster - Набор инструментов для создания, настройки и управления кластерами виртуальных машин на веб сервисе Amazon's EC2 cloud. URL: http://star.mit.edu/cluster/index.html.
Дать оценку этим виртуальным лабораториям могут только соответствующие специалисты, однако можно с определенной долей уверенности утверждать, что они отличаются фундаментальностью, охватывают широкий круг задач в определенной сфере знаний, обладают богатым инструментарием.
2. Виртуальные лаборатории VirtuLab
VirtualLab – проект по разработке виртуальных лабораторных работ для учащихся по физике, химии, биологии, экологии. Виртуальные лабораторные работы реализованы при помощи технологии Flash. Отличаются узкой специализацией, в большинстве случаев линейностью опыта (вся последовательность действий и результаты опыта заданы заранее). Продукты VirtualLab имеют познавательную ценность и решают задачу проведения лабораторных работ при отсутствии необходимого оборудования.
Сайт проекта VirtuLab: http://www.virtulab.net/
Примеры лабораторных работ:
Изучение взаимодействия частиц и ядерных реакций
Сравнение молярных теплоемкостей металлов
Изучение закона Ома для полной цепи - Изучение закона Ома для полной цепи - Этап 2
Знакомство с образцами металлов и сплавов
Идентификация неорганических соединений
Изучение внешнего строения и многообразия членистоногих. Внешнее строение речного рака. Внешнее строение насекомого.
Исследование изменений в экосистемах на биологических моделях (аквариум)
Модель хищник-жертва Лотки-Вольтерры
VirtualLab – проект по разработке виртуальных лабораторных работ для учащихся по физике, химии, биологии, экологии. Виртуальные лабораторные работы реализованы при помощи технологии Flash. Отличаются узкой специализацией, в большинстве случаев линейностью опыта (вся последовательность действий и результаты опыта заданы заранее). Продукты VirtualLab имеют познавательную ценность и решают задачу проведения лабораторных работ при отсутствии необходимого оборудования.
Сайт проекта VirtuLab: http://www.virtulab.net/
Примеры лабораторных работ:
Изучение взаимодействия частиц и ядерных реакций
Сравнение молярных теплоемкостей металлов
Изучение закона Ома для полной цепи - Изучение закона Ома для полной цепи - Этап 2
Знакомство с образцами металлов и сплавов
Идентификация неорганических соединений
Изучение внешнего строения и многообразия членистоногих. Внешнее строение речного рака. Внешнее строение насекомого.
Исследование изменений в экосистемах на биологических моделях (аквариум)
Модель хищник-жертва Лотки-Вольтерры
3. Algodoo
Algodoo – программа предназначенная для физических 2D симуляций. Имеет очень богатый инструментарий для создания различных объектов, механизмов и систем с целью моделирования их физического взаимодействия и свойств. Например можно создать модель работающих часов, модель планетохода или пневматической винтовки.
Программа способна симулировать не только механические процессы, но и оптические, а возможность программирования при помощи скриптового языка Thyme позволяет создавать объекты с оригинальными физическими свойствами, различные функции, эффекты и явления. Также имеется возможность загружать рисунки: рисунок становится объектом симуляции и ему можно задать любые физические свойства.
Программа бесплатна.
Имеется хранилище algobox, где пользователи могут обмениваться своими моделями.
Официальный сайт: http://www.algodoo.com/
Algodoo – программа предназначенная для физических 2D симуляций. Имеет очень богатый инструментарий для создания различных объектов, механизмов и систем с целью моделирования их физического взаимодействия и свойств. Например можно создать модель работающих часов, модель планетохода или пневматической винтовки.
Программа способна симулировать не только механические процессы, но и оптические, а возможность программирования при помощи скриптового языка Thyme позволяет создавать объекты с оригинальными физическими свойствами, различные функции, эффекты и явления. Также имеется возможность загружать рисунки: рисунок становится объектом симуляции и ему можно задать любые физические свойства.
Программа бесплатна.
Имеется хранилище algobox, где пользователи могут обмениваться своими моделями.
Официальный сайт: http://www.algodoo.com/
4. PhET
PhET – проект. разработанный Университетом Колорадо. Проект включает большое множество виртуальных лабораторий, демонстрирующих различные явлений в области физики, биологии, химии, математики, наук о Земле.
Опыты имеют высокую познавательную ценность и при этом очень увлекательны.
Примеры:
Color vision http://phet.colorado.edu/en/simulation/color-vision
Balancing Act http://phet.colorado.edu/en/simulation/balancing-act
John Travoltage http://phet.colorado.edu/en/simulation/travoltage
Sound http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound
Radioactive Dating Game http://phet.colorado.edu/en/simulation/radioactive-dating-game
Build an Atom http://phet.colorado.edu/en/simulation/build-an-atom
Circuit Construction Kit (AC+DC) http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-ac-virtual-lab
My Solar System http://phet.colorado.edu/en/simulation/my-solar-system
Photoelectric Effect http://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric
Radio Waves & Electromagnetic Fields http://phet.colorado.edu/en/simulation/radio-waves
Glaciers http://phet.colorado.edu/en/simulation/glaciers
PhET – проект. разработанный Университетом Колорадо. Проект включает большое множество виртуальных лабораторий, демонстрирующих различные явлений в области физики, биологии, химии, математики, наук о Земле.
Опыты имеют высокую познавательную ценность и при этом очень увлекательны.
Примеры:
Color vision http://phet.colorado.edu/en/simulation/color-vision
Balancing Act http://phet.colorado.edu/en/simulation/balancing-act
John Travoltage http://phet.colorado.edu/en/simulation/travoltage
Sound http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound
Radioactive Dating Game http://phet.colorado.edu/en/simulation/radioactive-dating-game
Build an Atom http://phet.colorado.edu/en/simulation/build-an-atom
Circuit Construction Kit (AC+DC) http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-ac-virtual-lab
My Solar System http://phet.colorado.edu/en/simulation/my-solar-system
Photoelectric Effect http://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric
Radio Waves & Electromagnetic Fields http://phet.colorado.edu/en/simulation/radio-waves
Glaciers http://phet.colorado.edu/en/simulation/glaciers
5. Wolfram Demonstrations Project.
Цель проекта Wolfram Demonstrations Project (https://demonstrations.wolfram.com/) – наглядная демонстрация концепций современной науки и техники. Wolfram претендует на роль единой платформы, позволяющей создать объединенный каталог онлайновых интерактивных лабораторий. Это, по мнению его разработчиков, позволит пользователям избежать проблем, связанных с применением разнородных обучающих ресурсов и платформ разработки.
Для просмотра демонстраций понадобится скачать и установить специальный Wolfram CDF Player
На текущий момент (июль 2013 г.) Wolfram Demonstrations Project обладает внушительным каталогом -- примерно 8900 интерактивных демонстраций.
Каталог проекта состоит из 11 основных разделов, относящихся к различным отраслям знания и человеческой деятельности. Здесь есть крупные физические, химические и математические разделы, а также посвященные технике, инженерному делу, социальным наукам.
Цель проекта Wolfram Demonstrations Project (https://demonstrations.wolfram.com/) – наглядная демонстрация концепций современной науки и техники. Wolfram претендует на роль единой платформы, позволяющей создать объединенный каталог онлайновых интерактивных лабораторий. Это, по мнению его разработчиков, позволит пользователям избежать проблем, связанных с применением разнородных обучающих ресурсов и платформ разработки.
Для просмотра демонстраций понадобится скачать и установить специальный Wolfram CDF Player
На текущий момент (июль 2013 г.) Wolfram Demonstrations Project обладает внушительным каталогом -- примерно 8900 интерактивных демонстраций.
Каталог проекта состоит из 11 основных разделов, относящихся к различным отраслям знания и человеческой деятельности. Здесь есть крупные физические, химические и математические разделы, а также посвященные технике, инженерному делу, социальным наукам.
6. The ChemCollective
Проект The ChemCollective, посвящен изучению химии.
The Virtual Lab: http://www.chemcollective.org/vlab/vlab.php. Отличительной особенностью лаборатории является то, что отсутствуют какие-либо задания, пользователю предоставлена свобода действий
Прочие продукты проекта представляют собой лабораторные проекты, посвященные определенным темам и касаются таких разделов химии как стехиометрия, термохимия, теория кислот и оснований, аналитическая химия и др.
Примеры:
Identifying an Unknown Liquid from its Density http://chemcollective.org/activities/vlab/69
Predicting DNA Concentration http://chemcollective.org/vlab/81
Coffee Problem http://chemcollective.org/vlab/91
Cobalt Chloride and LeChatlier's Principle http://chemcollective.org/vlab/85
Standardization of NaOH with a KHP solution: Acid Base Titration http://chemcollective.org/vlab/101
Creating a Buffer Solution http://chemcollective.org/vlab/104
Проект The ChemCollective, посвящен изучению химии.
The Virtual Lab: http://www.chemcollective.org/vlab/vlab.php. Отличительной особенностью лаборатории является то, что отсутствуют какие-либо задания, пользователю предоставлена свобода действий
Прочие продукты проекта представляют собой лабораторные проекты, посвященные определенным темам и касаются таких разделов химии как стехиометрия, термохимия, теория кислот и оснований, аналитическая химия и др.
Примеры:
Identifying an Unknown Liquid from its Density http://chemcollective.org/activities/vlab/69
Predicting DNA Concentration http://chemcollective.org/vlab/81
Coffee Problem http://chemcollective.org/vlab/91
Cobalt Chloride and LeChatlier's Principle http://chemcollective.org/vlab/85
Standardization of NaOH with a KHP solution: Acid Base Titration http://chemcollective.org/vlab/101
Creating a Buffer Solution http://chemcollective.org/vlab/104
7. Виртуальные лаборатории teachmen.ru
Проект teachmen.ru разработан специалистами Челябинского государственного университета и полностью посвящен физике. Помимо собственно лабораторных работ, здесь можно также найти лекции с наглядными интерактивными элементами.
Примеры лабораторных работ:
Закон сохранения и изменения импульса http://teachmen.ru/work/mech/momentum1.html
Теплота. Внутренняя энергия. Работа http://teachmen.ru/work/molec/law1/index.html
Безопасная радиация http://teachmen.ru/work/r_safety/ecology.php
Проект teachmen.ru разработан специалистами Челябинского государственного университета и полностью посвящен физике. Помимо собственно лабораторных работ, здесь можно также найти лекции с наглядными интерактивными элементами.
Примеры лабораторных работ:
Закон сохранения и изменения импульса http://teachmen.ru/work/mech/momentum1.html
Теплота. Внутренняя энергия. Работа http://teachmen.ru/work/molec/law1/index.html
Безопасная радиация http://teachmen.ru/work/r_safety/ecology.php
8. Late Nite Labs
Это серия платных виртуальных лабораторий по химии, биологии и микробиологии. Стоимость доступа – около 50$ на студента в семестр. Виртуальная лаборатории оформлены в виде 3D мира. Адрес: https://latenitelabs.com
Это серия платных виртуальных лабораторий по химии, биологии и микробиологии. Стоимость доступа – около 50$ на студента в семестр. Виртуальная лаборатории оформлены в виде 3D мира. Адрес: https://latenitelabs.com
9. ChemLab
Программное обеспечение для моделирования лабораторных работ. Официальный сайт:
http://modelscience.com
Программное обеспечение для моделирования лабораторных работ. Официальный сайт:
http://modelscience.com
10. LabXChange
LabXchange - это бесплатная платформа Гарвардского университета, созданная для изучения естественных наук. На платформе вы найдете следующие ресурсы: интерактивные страницы, виртуальные лаборатории, видео, экспериментальные симуляции, истории, в которых ученые делятся своим профессиональным опытом, электронные учебники, кейсы, примеры траекторий для работы с платформой.
LabXchange - это бесплатная платформа Гарвардского университета, созданная для изучения естественных наук. На платформе вы найдете следующие ресурсы: интерактивные страницы, виртуальные лаборатории, видео, экспериментальные симуляции, истории, в которых ученые делятся своим профессиональным опытом, электронные учебники, кейсы, примеры траекторий для работы с платформой.
2. Дистанционные лаборатории
http://www.tstu.ru/science/seminar/ingobr/pdf/malygin.pdf
The Labshare Institute (LBI)
Адрес проекта: http://138.25.10.65/
Labshare – консорциум, созданный по инициативе министерства образования, занятости и трудовых отношений Австралии и включающий в себя 5 технических ВУЗов Австралии. Цель проекта – создание национальной сети удаленных лабораторий.
Примеры установок:
The Labshare Institute (LBI)
Адрес проекта: http://138.25.10.65/
Labshare – консорциум, созданный по инициативе министерства образования, занятости и трудовых отношений Австралии и включающий в себя 5 технических ВУЗов Австралии. Цель проекта – создание национальной сети удаленных лабораторий.
Примеры установок:
2.2. MIT iCampus iLabs
http://icampus.mit.edu/projects/ilabs/
2.3. labster
http://www.labster.com/
2.4. Remotely controlled laboratory
http://ictphysics.upol.cz/remotelab/index_en.html
2.5. e-LABORATORY PROJECT
http://www.ises.info/index.php/en
2.6. Remote controlled experiments (the Grammar-school of J. Vrchlicky)
http://remote-lab.fyzika.net/vzdalene-experimenty.php?lng=en#DERIL
2.7. OpenLabs Electronics Laboratory
http://openlabs.bth.se/electronics/index.php
2.8. Rexlab
http://rexlab.ufsc.br/?q=en
2.9. UNED Portal of Collaborative Virtual and Remote Labs
https://unilabs.dia.uned.es/
Прочие ссылки:
http://www.lila-project.org/content/index.html
http://vlab.co.in/
http://www.online-lab.org/
А как Вы переводите лабораторные работы в онлайн? Оставляйте комментарии ниже или пишите на почту distant@itmo.ru.
http://icampus.mit.edu/projects/ilabs/
2.3. labster
http://www.labster.com/
2.4. Remotely controlled laboratory
http://ictphysics.upol.cz/remotelab/index_en.html
2.5. e-LABORATORY PROJECT
http://www.ises.info/index.php/en
2.6. Remote controlled experiments (the Grammar-school of J. Vrchlicky)
http://remote-lab.fyzika.net/vzdalene-experimenty.php?lng=en#DERIL
2.7. OpenLabs Electronics Laboratory
http://openlabs.bth.se/electronics/index.php
2.8. Rexlab
http://rexlab.ufsc.br/?q=en
2.9. UNED Portal of Collaborative Virtual and Remote Labs
https://unilabs.dia.uned.es/
Прочие ссылки:
http://www.lila-project.org/content/index.html
http://vlab.co.in/
http://www.online-lab.org/
А как Вы переводите лабораторные работы в онлайн? Оставляйте комментарии ниже или пишите на почту distant@itmo.ru.
Вместе с этим материалом читают:
Информация © 2020 Университет ИТМО
Департамент образовательной деятельности
Департамент образовательной деятельности
Контакты
Отдел образовательных технологий, телефон 457-18-60, email distant@itmo.ru, адрес Кронверкский пр., 49, каб. 322
