CC BY
79
УДК 004.9:621.78:54(075.8)
Е. А. Сиплатова, Е. Б. Филиппова*, Н. Н. Дикая, В. В. Щербаков, Э. М. Кольцова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 1 * e-mail: silvaF@mail.ru
РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ «ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ГРУПП IA, IIA, IIIA, IVA И ИХ СОЕДИНЕНИЙ»
Средствами мультимедийной платформы Adobe Flash разработан лабораторный комплекс - виртуальная лаборатория, предназначенный для помощи студентам университета в освоении теоретического материала, самостоятельной подготовке к практическим занятиям и проведении удаленно лабораторных работ по общей и неорганической химии.
Ключевые слова: виртуальная лаборатория, лабораторные работы, неорганическая химия.
Общепризнано, что информационные технологии в образовании позволяют существенно повысить эффективность занятий, усваиваемость материала и объективность контроля знаний студентов - успеваемость в группах, обучающихся с использованием информационных
компьютерных технологий, обычно выше в среднем на 0,5 балла в рамках пятибалльной шкалы оценки. Мультимедийные технологии являются одними из наиболее популярных, перспективных и развивающихся
информационных технологий, используемых в образовательном процессе.
Учитывая также популярность подобных технологий у современной молодёжи, представляется перспективным создание и использование в учебном процессе виртуального лабораторного практикума по общей и неорганической химии. Он помог бы как студентам, так и преподавателям в подготовке к практическим занятиям, а также гарантировал бы освоение лабораторного практикума в полном объёме, вне зависимости от возможности его реального выполнения, то есть от готовности лабораторного оборудования, наличия реагентов, предоставляемой учебным планом часовой аудиторной нагрузки, а кроме того вне зависимости от состояния здоровья обучающихся.
Практикум создан в манере игрового (за счет наличия «виртуального помощника») flash-приложения на основе мультимедийной платформы Adobe Flash CS 5.5 с использованием возможностей Action Script 3.0. Adobe Flash позволяет достаточно быстро создавать необходимые и доступные для пользователя элементы интерфейса, красивую и качественную графику и анимацию. В свою очередь Action Script, будучи объектно-ориентированным языком программирования, дает возможность активно
использовать созданные объекты в программном коде.
Этапы разработки виртуального практикума:
1. Создание структуры приложения (рис. 1);
Рис. 1. Структура виртуального лабораторного практикума
2. Отрисовка образов необходимого лабораторного оборудования и реактивов, добавление их в общую библиотеку;
3. Составление сценариев выполнения лабораторных работ, согласно лабораторному практикуму [1];
4. Создание и программирование универсальных принципов работы большинства рабочих объектов и элементов, отражающих взаимодействие их друг с другом;
5. Создание и программирование 4 блоков лабораторных работ, раскрывающих химические свойства элементов групп IA, IIA, IIIA, IVA и их соединений;
6. Объединение в единый виртуальный практикум выполненных блоков работ с созданным ранее виртуальным лабораторным практикумом по общей химии [2].
Основные требования к создаваемому практикуму:
Современный дизайн и максимально доступный интерфейс, удобные и простые как для студентов, так и для преподавателей;
Максимальная информативность
представления учебного материала для правильного выполнения работ в соответствии с заданиями, осмысления, усвоения и закрепления полученных знаний;
Атмосфера игрового процесса, способствующая восприятию приложения не как скучного урока, а увлекательного и, в то же время, познавательного путешествия в мир неорганической химии; Виртуальная реальность, позволяющая, не
смотря на ограничения в возможностях мультимедийного приложения,
натурально представлять лабораторное оборудование, протекание реакций, изменение цветов растворов, выпадение осадков и др.
В результате создано красочное приложение (рис. 2), во время работы с которым воссоздаются реальные условия лаборатории неорганической химии. Все элементы на рабочих столах являются активными, все можно «брать», «открывать» и «переносить».
Рис. 2. Вид окон виртуального практикума
Основным рабочим элементом, который служит связующей частью всей лаборатории, является лабораторный журнал (рис. 3).
Лабораторный журнал
А ~
В меню лаборатории
I
Выбор блока работ
Выбор лабораторной работы и переход к её выполнению
В меню лабораторной работы
Общая информация о работе
Проверка теоретических и практических знаний
Рис. 3. Структура лабораторного журнала
Он осуществляет связь между главным меню лаборатории и лабораторными работами (рис. 4, А), дает подробную информацию о проделываемой работе, позволяет проверить знания пользователя по темам работ (рис. 4, Б).
Г1
л
Рис. 4. Внешний вид лабораторного журнала: А - в меню лаборатории;
Б - в меню лабораторной работы
Учитывая игровой характер приложения, был создан игровой персонаж - виртуальный помощник «профессор Неорхим». Он повсеместно присутствует в практикуме, давая пояснения, что позволяет пользователям легко ориентироваться в интерфейсе и ходе выполнения лабораторных работ (рис. 5).
после чего возвращается на место, а в «колбе» происходит реакция).
Рис. 5. Виртуальный помощник - профессор Неорхим
Во время работы над приложением были учтены перспективы последующего развития приложения, поэтому был упрощён и сделан максимально универсальным код. Основные универсальные принципы:
1.
2.
3.
4.
передвижение объектов (рис. 6); взаимодействие объектов (рис. 7); запуск анимации реакции (рис. 8); проверка выполненных заданий лабораторном журнале (рис. 9).
Рис. 6. Блок-схема универсального принципа передвижения объектов
В структуре блок-схемы универсального принципа взаимодействия объектов заложены 3 основных принципа:
• Объект1-Объект2 (ОуО): объект №1 меняет свое положение относительно объекта №2 («пробка» открывает и закрывает «бутылку»);
• Объект1&Действие-Объект2 (ОБуО): объект №1, совершив взаимодействие с объектом №2, должен выполнить какое-то действие («щипцы» захватывают «тигель»);
• Объект1&Действие-Объект2&Действие (ОБуОБ): совершив взаимодействия относительно друг друга, объекты выполняют свои действия («пипетка» капает в «колбу»,
Рис. 7. Блок-схема универсального принципа взаимодействия объектов
Рис. 8. Блок-схема универсального принципа запуска анимации реакций
Рис. 9. Блок-схема универсального принципа проверки заданий в лабораторном журнале
в
Таким образом, разработанный блок лабораторных работ по неорганической химии, состоящий из 4 разделов (45 работ), объединен с ранее созданным блоком работ по общей химии (7 работ) в единый виртуальный практикум,
способствующий повышению эффективности учебного процесса и облегчению формирования у студентов соответствующих базовых навыков и компетенций.
Сиплатова Екатерина Андреевна, студентка факультета информационных технологий и управления РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Филиппова Елена Борисовна, к.т.н., доцент кафедры информационных компьютерных технологий РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Дикая Надежда Николаевна, к.х.н., доцент кафедры общей и неорганической химии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Владимир Васильевич Щербаков, д.х.н., профессор кафедры общей и неорганической химии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Кольцова Элеонора Моисеевна, д.т.н., профессор кафедры информационных компьютерных технологий РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
3. Воробьев А.Ф., Дракин С.И., Лазарев В.М. и др. Практикум по неорганической химии / под редакцией А.Ф. Воробьева и С.И. Дракина - 2-е изд. - М: ТИД «Альянс», 2004.- 249 с.
4. Кобякова И.А., Филиппова Е.Б., Дикая Н.Н., Щербаков В.В., Кольцова Э.М. Виртуальный лабораторный практикум по общей химии: для студентов I курса: электронное учебное пособие /регистрац. свид-во №»33684 - ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР», номер гос. рег-ции обязат. экз. эл. изд-ия - 0321304386, 01.11.2013.
Siplatova Ekaterina Andreevna, Filippova Elena Borisovna*, Dikaya Nadezhda Nikolaevna, Scherbakov Vladimir Basil 'evich, Koltsova Eleonora Moiseevna
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. *e-mail: silvaF@mail.ru
DEVELOPMENT OF VIRTUAL LABORATORY PRACTICUM ON INORGANIC CHEMISTRY "CHEMICAL PROPERTIES OF ELEMENTS IA, IIA, IIIA, IVA GROUPS AND THEIR COMPOUNDS"
Abstract
Means of Adobe Flash multimedia platform developed laboratory complex - a virtual laboratory designed to help university students to learn theoretical material, self-training to practical classes and conduct laboratory work remotely on general and inorganic chemistry.
Key words: virtual laboratory, laboratory work, inorganic chemistry.
