Резюме Използването на виртуалната лаборатория "Енка" в учебния процес при подготовката
Откъс от работа
ИЗПОЛЗВАНЕ НА ВИРТУАЛНА ЛАБОРАТОРИЯ "УЕЖА" В УЧЕБНИЯ ПРОЦЕС ПРИ ПОДГОТОВКА НА СПЕЦИАЛИСТИ Държавна противопожарна служба, преподавател, д-р, доцент, д-р по различни дисциплини. Изправени сме пред проблема как да повишим интереса на учениците към химията. Една от причините за загубата на интерес е непригодността на редица традиционно използвани методи на обучение. Използването на нови технологии в процеса на обучение, използването на различни мултимедийни средства значително ще повиши познавателния интерес на учениците, което допринася за качественото усвояване на изучавания материал. При недостатъчно осигуряване на химическа лаборатория с реактиви и подходящо оборудване, мултимедийните инструменти позволяват визуално изобразяване на химически процеси и обекти, показване на динамиката на механизмите на химичните реакции и технологичните процеси на химическото производство. Мултимедийните средства могат да се използват на всички етапи от обучението: на етапа на въвеждане на нов материал, на етапа на консолидиране, повторение и контрол на знанията, уменията и способностите на учениците.
Катедрата по химия и горивни процеси е единствената във Воронежския институт на Държавната противопожарна служба на Министерството на извънредните ситуации на България, която използва този вид представяне на практически материали на кадети, студенти и стажанти. Преподавателският състав на катедрата също използва виртуалната лаборатория "Uepka" в работата на научния кръг и при подготовката на кадети за олимпиади по химия на различни нива. И така, какво е "виртуална лаборатория"?
По дефиниция [1],Виртуалната лаборатория е софтуерно-хардуерен комплекс, който позволява провеждането на експерименти без пряк контакт с реална инсталация или при липса на такава. В първия случай имаме работа с така наречената лабораторна инсталация с отдалечен достъп, която включва реална лаборатория, софтуер и хардуер за управление на инсталацията и дигитализиране на получените данни, както и средства за комуникация. Във втория случай всички процеси се моделират с помощта на компютър. И така, виртуалните лаборатории се разбират като два вида софтуерни и хардуерни системи:
лабораторна инсталация с отдалечен достъп - отдалечени лаборатории -
софтуер, който ви позволява да симулирате лабораторни експерименти - виртуални лаборатории.
Основните "плюсове" на виртуалната лаборатория са:
1. Няма нужда от закупуване на скъпо оборудване и реактиви. Освен това в такава област като химията, в допълнение към оборудването, са необходими и консумативи (реактиви), чиято цена е доста висока. Разбира се, компютърният хардуер и софтуер също са скъпи, но универсалността на компютърните технологии и широкото им използване компенсират този недостатък.
2. Възможност за моделиране на процеси, протичането на които е принципно невъзможно в лабораторни условия. Визуализация на компютърен екран. Съвременните компютърни технологии позволяват да се наблюдават процеси, които са трудни за разграничаване в реални условия без използването на допълнително оборудване, например поради малкия размер на наблюдаваните частици.
3. Способността да прониквате в тънкостите на процесите и да наблюдавате какво се случва в различен времеви мащаб, което е от значение за процесите, протичащи презчасти от секундата или, обратно, продължава няколко години.
4. Безопасност. Безопасността е важно предимство на използването на виртуална лаборатория в случаите, когато се извършва работа, например с високо напрежение или химикали.
5. Поради факта, че виртуалният процес се управлява от компютър, става възможно бързото провеждане на серия от експерименти с различни стойности на входните параметри, което често е необходимо за определяне на зависимостите на изходните параметри от входните.
6. Спестяване на време и ресурси за въвеждане на резултатите в електронен формат. Някои работи изискват последваща обработка на достатъчно големи масиви от получени цифрови данни, които се извършват на компютър след серия от експерименти. Слабото място в тази последователност от действия при използване на реална лаборатория е въвеждането на получената информация в компютъра. Във виртуалната лаборатория тази стъпка отсъства, тъй като данните могат да бъдат въведени в електронната таблица с резултати директно, когато експериментите се извършват от експериментатора или автоматично. Така се спестява време и се намалява значително процентът на възможните грешки.
7. И накрая, отделно и важно предимство е възможността за използване на виртуална лаборатория при дистанционно обучение, когато по принцип няма възможност за работа в лабораториите на университета.
Използваната в катедра Химия и горивни процеси лаборатория Йенка (ЕНКА (Единен научен проектант)) е българската версия на серията виртуални лаборатории Crocodile Clips под общото име Йенка. ENKA е мощен инструментариум за моделиране на явления и процеси в различни области на науката и технологиите. Експериментите в ENKA са прости и безопасни, тъй като се провеждат ввиртуален свят. Част от Виртуалните лаборатории на Yenka са преведени на български и разпространени в България от Института за нови технологии (INT) geci.cn.ua, 15.
Курсът по химия в специалностите "Пожарна безопасност" и "Техносферна безопасност" използва виртуални експерименти в две области: неорганична химия и електрохимия.
Лабораторията по "Електрохимия" позволява компютърно симулиране на електролиза, галванопластика и галванични елементи. От набор от метални и въглеродни електроди кадетите избират необходимите електроди, от 28 електролита - желания електролит.
Информация за напредъка на процеса се показва в прозореца с подробности за реакцията. Студентите могат да научат какво се случва на всеки електрод и в цялата баня за покритие.
Във виртуалната лаборатория "Неорганична химия" експериментите стават прости и безопасни. Прогресът на реакцията може да се наблюдава с помощта на графики, например, като се начертае зависимостта на рН на разтвора от обема на водата, добавена към него.
С помощта на 3D анимация на молекулярната структура можете да наблюдавате механизма на реакцията. ENK Lab не е колекция от анимации - това е симулационна среда, в която самите ученици могат да провеждат почти всеки химичен експеримент.
Лабораторията на ЕНК е виртуална, така че работата в нея е не само безопасна, но и лесна. Това само по себе си е добър фактор за въвличане на кадети и студенти в изследователска дейност. В лаборатория "Неорганична химия" могат да се наблюдават дори такива реакции, които са недостъпни при нормални условия.
Апробацията на този опит на преподавателския състав показа повишаване на познавателния интерес на курсантите към реален експеримент след работа във "виртуална лаборатория", развитието на техните изследователски и експерименталниумения: спазване на общи и специфични правила за безопасност, избор на оптимални алгоритми за извършване на експеримент, способност за наблюдение, подчертаване на основното, фокусиране върху най-значимите промени.
1. „За използването на виртуални лаборатории в обучението“ // Отворено и дистанционно образование. - 2002. - № 4 (8).