ИТО
 Министерство образования и науки Российской Федерации 
Автономная некоммерческая организация «Информационные технологии в образовании» 
    Министерство образования и науки Республики Марий Эл 
ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»
ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» 
АНО ВПО «Межрегиональный открытый социальный институт» 
ГБОУ ДПО (ПК) С «Марийский институт образования» 
ГБУ Республики Марий Эл «Республиканский государственный центр
аттестациии контроля качества образования» 
   X Всероссийская научно-практическая конференция
«Применение информационно-коммуникационных технологий в образовании» 
 «ИТО-Марий Эл-2013»

Необходимость создания единого банка виртуальных лабораторных работ по физике



МАОУ "СОШ № 84" г. Перми
Нет пределов фантазии, нет границ проникновению разума, нет пределов технической мощи, побеждающей природу. Александр Евгеньевич Ферсман

 

В современном учебном процессе все большее внимание уделяется использованию информационно-коммуникационных технологий. Современные средства визуализации и интерактивность позволяют детально изучить любой процесс.

При   изучении физики большое значение  имеет выполнение учебного эксперимента в лабораторных условиях. В связи с этим предпринимаются попытки построения виртуальных лабораторий, где с  использованием средств компьютерного моделирования создается виртуальная среда, имитирующая реальную действительность, с которой взаимодействует экспериментатор. [7]

 

В настоящее время некоторые ВУЗы разрабатывают виртуальные версии работ натурного лабораторного эксперимента. Например, кафедрой физики Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина разработаны виртуальные работы с использованием пакетов AdobeFlashи NILabVIEW, что обеспечивает реалистичный интерфейс. Предлагаются следующие работы: определение плотности тел правильной формы;определение коэффициента теплопроводности газа методом нагретой нити; измерение вязкости глицерина методом падающего шарика (методом Стокса);определение термического коэффициента линейного расширения твердых тел;метод Клемана-Дезорма и др.

 

Работы обладают рядом преимуществ, таких как: 1) сочетание фотографий реальных физических приборов и их реального поведения во времени и пространстве обеспечивает эксперимент, визуально не отличающийся от реального аналога; 2) ход работы и обработка результатов не отличаются от соответствующих для реальной работы: студенты производят калибровку установки и т.д; 3) как и при работе с настоящей установкой, в виртуальной работе студенты сталкиваются с переходными процессами, необходимостью временной выдержки перед снятием показаний; 4) в моделях учтена случайная ошибка, вносящая погрешность в результат, благодаря чему результаты, полученные разными студентами отличны друг от друга, как и при проведении работы на реальных установках. 

В работе «Современные информационные технологии в создании виртуальной информационно-образовательной среды удаленного доступа в инженерной подготовке и научной деятельности» (авторы Гортышов Ю.Ф., Михайлов  С.А.)  описывается опыт применения современных информационных технологий в создании виртуальной информационно-образовательной среды. Отличие от натурного эксперимента заключается в том, что экспериментатор не “крутит ручки” измерительных приборов. Это различие постепенно стирается, так как современные сложные установки для физического эксперимента, как правило, имеют компьютеризированное управление. Параметры измерительных установок меняются посредством электромеханических приводов на основе сигналов аналого-цифровых (цифро-аналоговых) преобразователей, сопряженных с датчиками различных физических параметров исследуемого объекта. В рамках этой технологии можно использовать и чисто виртуальную лабораторию для отработки допуска к работе на реальной, дорогостоящей экспериментальной установке.

С этой точки зрения в преподавании, например, физики большую пользу могут принести “физические конструкторы”, позволяющие быстро создавать модели различных физических явлений, не имея квалификации программиста. Среди подобных конструкторов следует отметить пакет «Живая физика». «Живая физика» характеризуется как компьютерный конструктор по «плоской» механике, позволяющий в интерактивном режиме создавать компьютерные модели и запускать их, получая при этом на экране анимированное изображение результатов моделирования.  Имеется возможность построения графических зависимостей для изучаемых явлений.  Отмечается, что существенным ограничением “Живой  физики” является отсутствие сколько-нибудь развитых средств обработки результатов моделирования.  При использовании “Живой  физики” у учащихся нет прямого способа убедиться, что результаты моделирования отражают поведение объектов в реальном мире. Для полноценного физического практикума необходимы натурные эксперименты. при этом лабораторная установка должна иметь унифицированный интерфейс с программным обеспечением для обработки и интерпретации результатов эксперимента. В этом плане можно отметить цифровую лабораторию «архимед». Цифровая лаборатория «архимед» представляет собой программно-аппаратный комплекс для проведения широкого спектра исследований, демонстраций и лабораторных работ по физике, биологии и химии. [10] 

 

В лабораторных работах по физике приобретаются навыки проведения экспериментов, понимания приборов. Появляется возможность научиться самостоятельно делать выводы из полученных опытных данных и тем самым более глубоко и полно усваивать теоретический материал. Сегодня образовательный процесс в ВУЗе базируется на информационно коммуникационных технологиях.Многие ВУЗы сами разрабатывают свои лаборатории. Целесообразным было бы создание единого банка виртуальных лабораторных работ.

 

 

 

 

Список использованных источников
  1. Eugene Butikov. Physics of oscillations, Part I. Simple Systems. Includes User's Manual (158 pages) and Instructor's Guide (93 pages). Издательство Physics Academic Software, American Institute of Physics, New York (USA) 1997.
  2. Eugene Butikov. Parametric resonance. Computing in Science and Engineering, American Institute of Physics, May – June 1999, pp. 76 – 83.
  3. Eugene Butikov. The rigid pendulum – an antique but evergreen physical model. European Journal of Physics, vol. 20, No 6, November 1999 (pp. 429 – 441).
  4. Бутиков Е. И. Колебания линейных систем. Часть I. Собственные и вынужденные колебания. Учебное пособие. СПбИТМО, Санкт-Петербург, 1999 - 102 стр.
  5. Бутиков Е. И. Колебания линейных систем. Часть II. Параметрические колебания. Учебное пособие. СПбИТМО, Санкт-Петербург, 1999 - 68 стр.
  6. Бутиков Е. И. Лаборатория компьютерного моделирования по физике колебаний. Компьютерные инструменты в образовании, № 5, сентябрь – октябрь 1999, Санкт-Петербург (стр. 24 – 39.)
  7. Вестник МГОУ. Серия «Педагогика» №1/2010 Ким В.С. Виртуальные и натурные эксперименты в обучении физике, стр. 163
  8. Гортышов Ю.Ф., Михайлов С.А. Современные информационные технологии в создании виртуальной информационно-образовательной среды удаленного доступа в инженерной подготовке и научной деятельности. Вестник Казанского государственного технического университета (КАИ) им. А.Н. Туполева.
  9. Дунин С.М. О подготовке к применению в школах интерактивной компьютерной среды «Живая физика» // Преподавание физики в высшей школе: школьная методика: сб. научных трудов. – 1996. – № 5. – с. 24-27.
  10. Дунин С.М., Федорова Ю.В. Совместное использование программы «Живая физика» и цифровой лаборатории «архимед» // Физика. Приложение к газете «Первое сентября». – 2005. – № 11. – c. 4-7.
Тип выступления  Публикация

В статусе «Черновик» Вы можете производить с тезисами любые действия.

В статусе «Отправлено в Оргкомитет» тезисы проходят проверку в Оргкомитете. Статус «Черновик» может быть возвращен тезисам либо если есть замечания рецензента, либо тезисы превышают требуемый объем, либо по запросу участника.

В статусе «Рекомендован к публикации» тезис публикуется на сайте. Статус «Черновик» может быть возвращен либо по запросу участника, либо при неоплате публикации, если она предусмотрена, либо если тезисы превышают требуемый объем.

Статус «Опубликован» означает, что издана бумажная версия тезиса и тезис изменить нельзя. В некоторых крайне редких ситуацих участник может договориться с Оргкомитетом о переводе тезисов в статус «Черновик».

Статус «Отклонен» означает, что по ряду причин, которые указаны в комментариях к тезису, Оргкомитет не может принять тезисы к публикации. Из отклоненных тезис в «Черновики» может вернуть только Председатель программного или председатель оргкомитета.