CC BY
18Применение виртуальных лабораторных работ в процессе дистанционного обучения Республики Саха (Якутия)
Константинова Туяра Ильична,
старший преподаватель, кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция», ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» Е-mail: [email protected]
Константинова Уйгулаана Ильична,
преподаватель, ГБПОУ РС(Я) «Якутский коммунально-строительный техникум» Е-mail: [email protected]
В данной статье рассматривается применение виртуальных лабораторных работ в процессе дистанционного обучения на примере образовательных организаций Республики Саха (Якутия). В статье указаны основные характеристики работы виртуальных лабораторных работ, их этапы реализации, так же выявлены положительные и отрицательные стороны работы виртуальной и реальной лабораторной работы путем их сравнения. В статье так же были рассмотрены и сравнены между собой программы и приложений, онлайн ресурсов для виртуальных лабораторных работ по различным дисциплинам. Для достоверности информации был проведен сравнительный анализ проведения результатов реальных и виртуальных лабораторных работ студентов.
Актуальность данного исследования заключается в рассматривании возможности улучшения эффективности образовательного процесса за счет введения информационных технологий в образовательный процесс РС (Я) в условиях Covid-19.
Ключевые слова: химия, гидравлика, аэродинамика, виртуальная лабораторная работа, дистанционное обучение.
Реалии современного мира требуют определенный подход к организации учебного процесса в системе среднего и высшего профессионального образования. Так с массовым введением дистанционного обучения во всех образовательных учреждениях связанного с Covid-19, были выявлены различные аспекты, связанные с недостаточной готовностью системы образования к такому резкому и масштабному переходу. Дистанционное обучение заставило многих педагогов по-новому взглянуть на учебные процессы, особенно тех, у кого учебные дисциплины были связанны с проведением практических и лабораторных работ, например по таким общеобразовательным предметам как «Химия», «Физика», по общепрофессиональным дисциплинам как «Гидравлика», «Аэродинамика» и тд. Таким образом, первостепенным направлением большинства образовательных учреждений было перенести в онлайн среду лабораторные и практические работы. В этом плане, педагоги встретились с многочисленным выбором онлайн-ресурсов для проведения лабораторных работ по своим обучаемым предметам.
До перехода на дистанционное обучение, многие средние и высшие образовательные учреждения успешно чередовали натуральные и виртуальные с лабораторные работы по преподаваемым дисциплинам. Они в основном применялись во время аудиторных занятий, например во время лекций, как демонстрационный эксперимент, который подтверждал рассматриваемые ими теории или же во время практических занятий для изучения закономерностей протекания различных процессов. В то время возникали различные споры и сомнения на счет целесообразности применения виртуальных экспериментов вместо настоящих лабораторных и практических работ, так как они являются уникальным в своем роде средством обучения. Тогда эти сомнения оправдывались отсутствием используемых для эксперимента реактивов или оборудования. В настоящих реалиях, такие виртуальные работы являются единственным выходом, единственной заменой для проведения лабораторных и практических занятий при изучении дисциплин, где по образовательной программе в обязательной форме должны просовывать эти формы.
При рассмотрении виртуальных лабораторных работ нужно выделить их положительные стороны применения:
во-первых, экономия материальных средств и аудиторного времени, а именно покупки химических реагентов, измерительных приборов, установление вытяжной вентиляции и т.д.;
сз о со "О
1=1 А
—I
о
сз т; о т О от
З
и о со
о с
CJ
oj о см
во-вторых, ускорение протекающих процессов по сравнению с реальными опытами, т.е. экономия времени [1].
В процессе выполнения лабораторных работ, у обучающегося должны развиваться определенные умения и навыки. Если рассмотреть данное явление с точки зрения психологии, то формирование умения определяется как сложный поэтапный процесс, в котором не может быть упущен ни один из этапов или изменен их порядок [2]. Если во время настоящего эксперимента студенты приобретают умение наблюдать, анализировать, делать выводы, а также обращаться с оборудованием и реактивами, то в виртуальном химическом эксперименте умение обращаться с оборудованием и реактивами не может быть реализован в полной мере, хотя виртуальный эксперимент и создает надежный фундамент для формирования реального умения. По мнению Л.Б. Ительсона, в виртуальных экспериментах умения полностью могут быть осуществимы в три этапа:
1. Ознакомительный этап формирования умения. На данном этапе происходит осмысление проводимых действий и их представление, ознакомление с приемами выполнения;
2. Подготовительный этап. На этом этапе обучающиеся овладевают конкретными элементами действия;
3. Стандартизирующий этап. Здесь происходит комбинирование элементарных действий в одно единое целое.
Перечисленные этапы характеризуют понимание цели и способа выполнения действия, постепенным повышением точности и устойчивости выполнения отдельных действий вплоть до их объединения, а также постепенным переносом внимания с процесса на результат. Таким образом, происходит улучшение контроля действий, но так как действие происходит в виртуальной реальности, мускульный контроль здесь не вырабатывается. По этой же причине, здесь не реализовывается четвертый ситуативный этап формирования навыка, который заключал бы в себя гибкость, приспособляемость к определённым ситуациям, так как в виртуальной лаборатории разнообразие ситуаций ограничено, к примеру, в виртуальной лаборатории не могут быть задействованы ситуации, как отсутствие химического реактива, отсутствие приборов, разбитие технических сосудов итд. В этом и заключаются минусы виртуальных лабораторных работ. Но вместе с этим нужно отметить и плюсы работы в данной среде тем, что в отличии от реальной работы, в виртуальных более детально описаны процессы эксперимента, имеется множество подсказок и ссылок что в разы экономит время, а также содержанием анимации.
Виртуальные лабораторные работы в большинстве случаев представляют следующие задачи:
1. Знакомство с приборами и реактивами, в зависимости от предмета;
2. Осваивание и знакомство с методами измерений и явлений;
3. Проведение виртуального эксперимента в определенной последовательности, подсчитывая расчёты.
В настоящее время, существует множество программ и приложений, онлайн ресурсов для виртуальных лабораторных работ по различным дисциплинам. Среди них есть достаточное количество полезных ресурсов, у которых в достаточной степени исправлены все минусы и недочеты виртуальных работ. Рассмотрим некоторые из них (см. таблицу 1).
Таблица 1. Характеристика ресурсов виртуальных лабораторных работ по нескольким дисциплинам
Ресурс Описание
ProgramLab Разработка виртуальных обучающих платформ по таким дисциплинам как химия, физика, биология, робототехника и тд. Имеет русскоязычный интерфейс.
PhET (University of Colorado Boulder) Интерактивные симуляции и уроки по естественным и математическим наукам. Имеется русскоязычный на ряду с англоязычным интерфейсом. Имеется мобильное приложение, платный контент.
VR CHEMISTRY LAB Виртуальные лабораторные работы химии по основным темам. Русскоязычный интерфейс.
Laurie Starkey's lab tutorials at Cal Poly Pomona Виртуальные лабораторные работы по основным темам органической химии. На данный момент имеется только англоязычный интерфейс.
Лаборатория систем мультимедиа ПГТУ Виртуальные лабораторные работы по химии для школ, СПО, лаборантов итд. Русскоязычный интерфейс. Платный контент.
Virtlabs tech Виртуальные лаборатории и технические симуляторы по гидравлике и гидромеханике. Англоязычный интерфейс, платный контент
Учебная техника - Профи Учебно-методический комплекс с виртуальным лабораторным практикумом по гидравлике и аэродинамике. Русскоязычный интерфейс. Платный контент.
Образовательная платформа «Юрайт» Виртуальный лабораторный практикум по механике жидкости и газа. Программное обеспечение, выполненное в среде Flash MX.
Как свидетельствуют табличные данные, исключительно русскоязычный интерфейс имеется на платформах «ProgramLab», «VR CHEMISTRY LAB», «Лаборатория систем мультимедиа ПГТУ», «Учебная техника-профи» и «Юрайт» К сожалению, у перечисленных платформ нет мобильного приложения, что является минусом. У остальных программ они есть, но у них имеется платный контент.
На базе ГБПОУ РС(Я) ЯКСТ, среди рассмотренных программ по химии активно применяется виртуальная лабораторная работа от платформы «Лаборатория систем мультимедиа ПГТУ». В первую очередь это вязано с тем что, данный
электронный образовательный ресурс содержит всю программу от общей химии до органики с динамичными видео-аудио контентом, контрольным режимом и решением множества задач. В системе присутствует персонализация полученных данных, что позволяет изучать преподавателем индивидуальные достижения студента, корректировать его учебную деятельность [4]. В программе можно возвращаться с сохраненного момента, что существенно сокращает время работы. Так же стоит отметить, что интерфейс оснащен панелью управления, при помощи которого можно управлять всем протекающим процессом. Эти действия позволяют студентам подстроить изучаемый материал под себя, позволяя повторно прослушать и просмотреть материал.
12,0
В обучении общепрофессиональных дисциплин используются как виртуальные, так и реальные лабораторные установки. При выполнении виртуальных работ пользуемся пособием представляющего собой практический комплекс виртуальных лабораторных работ по механике жидкости и газа [3], программное обеспечение, выполненное в среде Flash MX. В ходе выполнения лабораторных работ, проведен сравнительный анализ результатов усвоения учебного материала студентов. Преподаватель формирует итоговый рейтинг студента по десяти бальной шкале, по результатам выполненных лабораторных работ. Для получения достоверных результатов в качестве сравнения выбрана одна группа студентов.
3,6
7,3 У ifi S ц. 2 ,1 9,1 . 7,7 /j 3 9,0 E,9
V. 7/1 У fi,7 V : /j
i,C е,4 s,s
-виртуальная ЛУ
» реальная ЛУ
Рис. 1. Итоговый рейтинг студентов
В результате проведения анализа было выявлено, что выполнение лабораторных работ на виртуальных установках не влияет на успеваемость обучающихся. Также было показано, что применение виртуальных лабораторий не позволяет полностью заменить очное обучение, однако может быть использовано для развития сформированных компетенций во период обязательного перехода к дистанционному образованию.
Литература
1. Гавронская Ю.Ю., Оксенчук В.В. Виртуальные лаборатории и виртуальный эксперимент в обучении химии // Известия Российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена. - СПб., 2015. № 178. С. 178183.
2. Ительсон Л.Б. Учебная деятельность, ее источники, структура и условия // Хрестоматия по возрастной и педагогической психологии. Работы советских психологов периода 19461980 гг. / под ред. И.И. Ильясова, В.Я. Ляудис. М., 1981. С. 189-193.
3. Г. В. Алексеев, М.В. Бондарева, И.И. Бриден-ко, А.И. Шашкин. Механика жидкости и газа. Виртуальный лабораторный практикум: учебное пособие для вузов 2-е изд. М., Издательство Юрайт, 2018. 134 с.
4. Лаборатория систем мультимедиа ПГТУ [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://mmlab. ru/home.shtml (дата обращения: 04.03.2021)
APPLICATION OF VIRTUAL LABORATORY WORKS IN THE PROCESS OF DISTANCE LEARNING IN THE REPUBLIC OF SAKHA (YAKUTIA)
Konstantinova T.I., Konstantinova U.I.
M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakut municipal engineering college
This article discusses the use of virtual laboratory work in the process of distance learning by the example of educational organizations of the Republic of Sakha (Yakutia). The article indicates the main characteristics of the work of virtual laboratory work, their stages of implementation, as well as identifies the positive and negative aspects of the work of virtual and real laboratory work by comparing them. The article also reviewed and compared programs and applications, online resources for virtual laboratory work in various disciplines. For the reliability of the information, a comparative analysis of the results of real and virtual laboratory work of students was carried out.
The relevance of this study lies in considering the possibility of improving the efficiency of the educational process by introducing information technologies into the educational process of the Republic of Sakha (Yakutia) in the conditions of Covid-19.
Keywords: chemistry, hydraulics, aerodynamics, virtual laboratory work, distance learning.
References
1. Gavronskaya Yu. Yu., Oksenchuk V.V. Virtual laboratories and virtual experiment in teaching chemistry // Bulletin of the Herzen
сз о
CO "O
1=1 А
—I
о
сз т; о m О от
З
ы о со
Russian State Pedagogical University. - SPb., 2015. No. 178. S. 178-183.
2. Itelson LB Educational activity, its sources, structure and conditions // Reader on developmental and educational psychology. Works of Soviet psychologists of the period 1946-1980. / ed. I.I. Ilyasov, V. Ya. Laudis. M., 1981.S. 189-193.
3. 3.G. V. Alekseev, M.V. Bondareva, I.I. Bridenko, A.I. Shash-kin. Mechanics of liquid and gas. Virtual laboratory practice: textbook for universities 2nd ed. M., Yurayt Publishing House, 2018.134 p.
4. Laboratory of Multimedia Systems PSTU [Electronic resource] -Access mode: http://mmlab.ru/home.shtml (date of access: 03/04/2021)
o d
u
CM
o
CM
