CC BY
44
УДК 004.9:621.78:54(075.8)
М. Л. Сазон, Е. Б. Филиппова*, Н. Н. Дикая, В. В. Щербаков
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 * e-mail: [email protected]
РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ "ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ У1А И ИХ СОЕДИНЕНИЙ"
Данная работа посвящена разработке виртуального лабораторного практикума с использованием мультимедийной платформы Adobe Flash Professional. Этот лабораторный практикум позволяет наиболее реалистично отображать процесс проведения лабораторных работ по неорганической химии, способствуя пониманию и усвоению теоретического материала по неорганической химии в процессе удаленного выполнения лабораторных работ.
Ключевые слова: виртуальная лаборатория; лабораторные работы; неорганическая химия.
Эффективность нынешнего образовательного процесса все больше находится в зависимости от применения информационных компьютерных технологий. С их помощью решаются следующие основные задачи:
- повышение качества преподавания;
- облегчение самоподготовки обучающихся;
- улучшение уровня мотивации к самообучению;
- обеспечение гибкости процесса обучения;
предоставление возможности
дистанционного обучения.
Из главных направлений развития образования так же необходимо выделить то, что из-за значительного объема учебных планов школьникам и студентам для эффективного освоения дисциплин необходимо изучать часть материала самостоятельно. Причем его объем составляет не менее 40% от всего объема, изучаемого в учебном процессе, материала.
Принимая во внимание ограниченное финансирование образовательных учреждений, высокую стоимость лабораторного оборудования и химических реагентов, можно сделать вывод о необходимости использования мультимедиа учебно-методических пособий, особенно в проведении практических занятий.
Данная работа посвящена созданию виртуального лабораторного практикума по неорганической химии элементов группы VIA и их соединений и внедрению этого практикума в уже существующий и применяющийся в обучении студентов и школьников лабораторного практикума, разработанного на кафедре информационных компьютерных технологий РХТУ им. Д.И. Менделеева [1].
За основу для разработки сценариев работ взят лабораторный практикум по неорганической химии [2]. Разработанный блок работ практикума повторяет стилистику прошлых версий разработки
(рис. 1). Однако данная работа выполнена в более новой версии продукта от Adobe Systems под названием Adobe Flash Professional CS 6.
Для реализации виртуального лабораторного практикума вся его разработка разделена на следующие этапы:
1) составление сценария проведения лабораторной работы;
2) разработка блок-схемы выполнения лабораторной работы;
3) создание или загрузка из библиотеки необходимых символов;
4) написание программного кода для управления объектами и осуществления их взаимодействия.
При создании программного кода использованы методики, изложенные в работе [3]. Однако следует отметить такие особенности программного кода, как введение пошагового исполнения функций и отсутствие сложных вложенных конструкций, в результате которых:
- повысилось быстродействие выполнения программ;
- ликвидированы сбои в работе программ, которые отмечались ранее;
- появилась возможность реализации синхронизованного озвучивания.
Как известно, человек имеет шесть органов чувств: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание, чувство равновесия и положения в пространстве. Но из всех этих каналов передачи информации в виртуальной реальности можно использовать лишь два: зрение и слух.
Следовательно, был сделан вывод о необходимости введения звуковых фрагментов в виртуальный лабораторный практикум. Для внедрения аудиоинформации было проведено озвучивание реплик профессора Неорхима, помогающего в выполнении лабораторных работ.
к процессу
на
Добавление аудиоинформации материалам привело к:
- повышению интереса студентов обучения;
- увеличению концентрации их внимания выполняемых действиях;
- улучшению понимания и усвоения получаемой информации.
Для записи фраз профессора был выбран формат MP3, так как он является самым распространённым форматом цифрового кодирования звуковой информации. Формат поддерживается во всех операционных системах, во всех аудиоплеерах и видеопроигрывателях, а также во всех веб-обозревателях.
Для улучшения качества записи был использован синтезатор речи, позволяющий трансформировать письменный текст в звук.
Прежде чем приступить к управлению звуком с помощью ActionScript, необходимо загрузить аудиоданные в проигрыватель Flash Player.
Существует несколько способов загрузки звуковых данных в Flash Player. Можно загрузить внешний звуковой файл в SWF-файл; можно встроить звуковые данные в SWF-файл непосредственно в процессе его создания. В разрабатываемой лаборатории используется второй метод загрузки, так как он обладает наибольшей динамичностью и использует
Рис. 1. Примеры лабораторных работ к учебным
меньшее количество ресурсов.Для работы с потоковыми аудиозаписями в ActionScript требуются несколько классов из пакета flash.media. Класс Sound служит для получения доступа к звуковой информации: сначала загружается аудиофайл или назначается функция событию, которое сэмплирует звуковые данные, а затем начинается воспроизведение. После запуска воспроизведения звука проигрыватель Flash Player предоставляет доступ к объекту SoundChannel. Так как загруженный аудиофайл может являться одним из нескольких звуков, воспроизводимых на компьютере пользователя, каждый из этих звуков использует собственный объект SoundChannel. Через динамики компьютера в конечном итоге воспроизводится объединенный вывод всех объектов SoundChannel. Данный экземпляр SoundChannel можно использовать для управления свойствами звука и остановки его воспроизведения. В завершение, если требуется управлять объединенным звуком, это можно сделать с помощью класса SoundMixer.
Таким образом, благодаря упрощению программного кода, использованию синтезатора речи и использованию классов Sound и SoundMixer проведено озвучивание фраз виртуального помощника -профессора Неорхима, что существенно повысило качество создаваемого учебного пособия.
Разработанный виртуальный лабораторный практикум по неорганической химии состоит из четырех блоков интерактивных работ из раздела "Сера, селен, теллур" практикума [2], включающего 24 лабораторные работы. Все эти работы озвучены и объединены в единый виртуальный практикум с шестью, ранее созданными блоками интерактивных лабораторных работ по неорганической химии, (67 работ) и шестью блоками работ по общей химии (36 лабораторных работ) [1].
В таблице 1 приведено содержание данного практикума. Он размещен на Учебном портале РХТУ имени Д.И. Менделеева в модульной объектно-ориентированной среде обучения Moodle и находится в открытом доступе. То есть, не только студенты университета, но и школьники, и все прочие желающие познакомиться со свойствами отдельных элементов и их соединений, могут им воспользоваться и удаленно выполнить соответствующие лабораторные работы.
Таблица 1. Содержание виртуального лабораторного практикума
Раздел курса
№ темы
Название темы
Общая химия
1
Определение свойства кристаллогидрата
Приготовление раствора заданной концентрации
Изучение окислительно-восстановительных реакций
Получение и свойства комплексных соединений
Гидролиз солей
Определение концентрации раствора титрованием
Неорганическая химия
Щелочные и щелочноземельные металлы
Бор и алюминий
Углерод и кремний
Фосфор
Сурьма и висмут
Азот
Сера, селен, теллур
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
7
Сазон Маргарита Леонидовна, студентка 4 курса бакалавриата 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.
Щербаков Владимир Васильевич, д.х.н., профессор кафедры Общей и неорганической химии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Виртуальный лабораторный практикум по общей и неорганической химии: Общая химия. Неорганическая
химия: химические свойства элементов групп IA, IIA, IIIA, IVA и их соединений, вып. 2: электронное учебное пособие / Сиплатова Е.А. [и др.]. Регистрац. свидетельство № 37677 - ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР», номер гос. рег-ции обязат. экз. эл. изд-ия - 0321403147, 28.10.2014.
2. Практикум по неорганической химии / Воробьев А.Ф. [и др.]. М: ТИД «Альянс», 2004. 249 с.
3. Разработка виртуального лабораторного практикума по неорганической химии «Химические свойства
элементов групп IA, IIA, IIIA, IVA и их соединений» / Сиплатова Е.А. [и др.]. Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. Т. 28, № 1. - М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2014. - С. 60-63.
SazonMargarita Leonidovna, FilippovaElenaBorisovna*, Dikaya Nadezhda Nikolaevna, Scherbakov Vladimir Basilevich
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia * e-mail: [email protected]
DEVELOPMENT OF VIRTUAL LABORATORY COURSE IN INORGANIC CHEMISTRY "CHEMICAL PROPERTIES OF ELEMENTS OF GROUP VIA AND THEIR COMPOUNDS"
Abstract
This work is devoted to development of a virtual laboratory course with use of the multimedia Adobe Flash Professional platform. This laboratory course shows the process of conducting a laboratory work on inorganic chemistry in the most realistic way.
Key words: virtual laboratory; laboratory work; inorganic chemistry.
