Инфоурок Информатика Другие методич. материалыРеферат "Виртуальные лаборатории"(11 класс)

Реферат "Виртуальные лаборатории"(11 класс)

Скачать материал

 

 ФГБОУ ВО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева»

физико-математический факультет

направление подготовки 050100.65 «Педагогическое образование»

профиль «Физика.Информатика»

 

 

Физико-математический факультет

Кафедра информатики и методики обучения информатике

 

РЕФЕРАТ

«Виртуальные имитационные лаборатории»

 

 

 

Выполнил: студент 4 курса     группы МДФ - 112 Янгличев Р.Р.

Проверила: Кормилицына Т.В.

 

 

 

 

 

Саранск 2016

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………3

1. Виртуальные лаборатории…………………………………………………...4

1.1. Примеры виртуальных лабораторий……………………………………...4

1.1.1. Виртуальные лаборатории STAR……………………………………..5

1.1.2. Виртуальные лабаратории Vi rtuLab………………………………….6

1.1.3. Algodoo………………………………………………………………….7

1.1.4. PhET……………………………………………………………………..8

1.1.5. Wolfram Demonstrations Project……………………………..…………9

1.1.6. The ChemCollective……………………………………………………10

1.1.7. Виртуальные лаборатории teachmen.ru……………………………...11

1.1.8. Late Nite Labs………………………………………………………….12

1.1.9. ChemLab……………………………………………………………….13

2.Дистанционные лаборатории……………………………………………….14

The Labshare Institute (LBI)………………………………………………….14

2.2. MIT iCampus iLabs………………………………………………………15

3. Заключение…………………………………………………………………..16

4. Список использованной литературы………………………………………17

 

 

 


 

Введение

Что такое «виртуальная лаборатория»?

Цель реферата рассмотреть виды виртуальных лабораторий, этот вопрос

актуален в настоящее время.

По определению В.В. Трухина, виртуальная лаборатория «представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. В первом случае мы имеем дело с так называемой лабораторной установкой с удаленным доступом, в состав которой входит реальная лаборатория, программно-аппаратное обеспечение для управления установкой и оцифровки полученных данных, а также средства коммуникации. Во втором случае все процессы моделируются при помощи компьютера»

Итак, под виртуальными лабораториями понимается два типа программно-аппаратных комплексов:

1)Лабораторная установка с удаленным доступом – назовем такие комплексы дистанционные лаборатории

2)Программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты – виртуальные лаборатории (в узком смысле)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Виртуальные лаборатории

В чём состоят преимущества виртуальных лабораторий перед реальными?

Основными преимуществами виртуальных лабораторий являются:

1)Отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудования и реактивов. Из-за недостаточного финансирования во многих лабораториях установлено старое оборудование, которое может искажать результаты опытов и служить потенциальным источником опасности для обучающихся. Кроме того, в таких областях как, например, химия, кроме оборудования требуются также расходные материалы (реактивы), стоимость которых достаточно высока. Разумеется, компьютерное оборудование и программное обеспечение также стоит недешево, однако универсальность компьютерной техники и ее широкая распространенность компенсируют этот недостаток.

2)Возможность моделирования процессов, протекание которых принципиально невозможно в лабораторных условиях.· Наглядная визуализация на экране компьютера. Современные компьютерные технологии позволят пронаблюдать процессы, трудноразличимые в реальных условиях без применения дополнительной техники, например, из-за малых размеров наблюдаемых частиц.

 

3)Возможность проникновения в тонкости процессов и наблюдения происходящего в другом масштабе времени, что актуально для процессов, протекающих за доли секунды или, напротив, длящихся в течение нескольких лет.

4)Безопасность. Безопасность является немаловажным плюсом использования виртуальных лабораторий в случаях, где идет работа, например, с высокими напряжениями или химическими веществами.

5)В связи с тем, что управлением виртуального процесса занимается компьютер, появляется возможность быстрого проведения серии опытов с различными значениями входных параметров, что часто необходимо для определения зависимостей выходных параметров от входных.

6)Экономия времени и ресурсов для ввода результатов в электронный формат. Некоторые работы требуют последующей обработки достаточно больших массивов полученных цифровых данных, которые выполняются на компьютере после проведения серии экспериментов. Слабым местом в этой последовательности действий при использовании реальной лаборатории является ввод полученной информации в компьютер. В виртуальной лаборатории этот шаг отсутствует, так как данные могут заноситься в электронную таблицу результатов непосредственно при выполнении опытов экспериментатором или автоматически. Таким образом, экономится время и значительно уменьшается процент возможных ошибок.

7)И, наконец, отдельное и важное преимущество заключается в возможности использования виртуальной лаборатории в дистанционном обучении, когда в принципе отсутствует возможность работы в лабораториях университета.

1.1. Примеры виртуальных лабораторий.

1.1.1. Виртуальные лаборатории STAR

STAR (Software Tools for Academics and Researchers) – программа Массачусетского технологического института (MIT) по разработке виртуальных лабораторий для исследований и обучения. Деятельность программы заключается в разработке обучающих и исследовательских приложений по общей биологии, биохимии, генетике, гидрологии, в области распределенных вычислений. Большинство приложений реализованы в java либо в html. Официальный сайт программы: http://star.mit.edu.

1)StarBiochem - 3D-визуализатор молекул белков. Имеет гибкую и подробную настройку. URL: http://star.mit.edu/biochem/index.html.

2)StarGenetics. - позволяет моделировать процессы скрещивания, изучать закономерности наследования моногенных признаков (т.н. законы Менделя). URL: http://star.mit.edu/genetics/index.html.

3)StarORF. - позволяет научиться идентифицировать так называемые открытые рамки считывания (англ - ORF - Open Reading Frame) – единицы в составе цепи ДНК или РНК, способные кодировать белок. URL: http://star.mit.edu/orf/index.html.

4)StarMolSim - это серия инструментов, моделирующая процессы молекулярной динамики. Каждый из инструментов имеет широкий набор входных значений и, аналогично, широкий набор выходных значений для анализа и исследования. URL: http://star.mit.edu/molsim/index.html.

 

5)StarBiogene - Набор инструментов по генетике. URL: http://star.mit.edu/biogene/index.html.

6)StarHydro - программный инструмент для моделирования гидрологических процессов. (не удалось запустить!). URL: http://star.mit.edu/hydro/index.html.

7)StarCluster - Набор инструментов для создания, настройки и управления кластерами виртуальных машин на веб сервисе Amazon’s EC2 cloud. URL: http://star.mit.edu/cluster/index.html.

 

Дать оценку этим виртуальным лабораториям могут только соответствующие специалисты, однако можно с определенной долей уверенности утверждать, что они отличаются фундаментальностью, охватывают широкий круг задач в определенной сфере знаний, обладают богатым инструментарием.

 

 

 

 

 

 

 

1.1.2. Виртуальные лабаратории Vi rtuLab

VirtualLab – проект по разработке виртуальных лабораторных работ для учащихся по физике, химии, биологии, экологии. Виртуальные лабораторные работы реализованы при помощи технологии Flash. Отличаются узкой специализацией, в большинстве случаев линейностью опыта (вся последовательность действий и результаты опыта заданы заранее). Продукты VirtualLab имеют познавательную ценность и решают задачу проведения лабораторных работ при отсутствии необходимого оборудования.

Сайт проекта VirtuLab: http://www.virtulab.net/

Примеры лабораторных работ:

1)Изучение взаимодействия частиц и ядерных реакций

2)Сравнение молярных теплоемкостей металлов

3)Изучение закона Ома для полной цепи - Изучение закона Ома для полной цепи - Этап 2

4)Знакомство с образцами металлов и сплавов

5)Идентификация неорганических соединений

6)Изучение внешнего строения и многообразия членистоногих. Внешнее строение речного рака. Внешнее строение насекомого.

7)Исследование изменений в экосистемах на биологических моделях (аквариум)

8)Модель хищник-жертва Лотки-Вольтерры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.3. Algodoo

Algodoo – программа предназначенная для физических 2D симуляций. Имеет очень богатый инструментарий для создания различных объектов, механизмов и систем с целью моделирования их физического взаимодействия и свойств. Например можно создать модель работающих часов, модель планетохода или пневматической винтовки.

Программа способна симулировать не только механические процессы, но и оптические, а возможность программирования при помощи скриптового языка Thyme позволяет создавать объекты с оригинальными физическими свойствами, различные функции, эффекты и явления. Также имеется возможность загружать рисунки: рисунок становится объектом симуляции и ему можно задать любые физические свойства.

Программа бесплатна.

Имеется хранилище algobox, где пользователи могут обмениваться своими моделями.

Официальный сайт: http://www.algodoo.com/ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.4. PhET

PhET – проект. разработанный Университетом Колорадо. Проект включает большое множество виртуальных лабораторий, демонстрирующих различные явлений в области физики, биологии, химии, математики, наук о Земле.

Опыты имеют высокую познавательную ценность и при этом очень увлекательны.

Примеры:

1) Color vision http://phet.colorado.edu/en/simulation/color-vision

2) Balancing Act http://phet.colorado.edu/en/simulation/balancing-act

3) John Travoltage http://phet.colorado.edu/en/simulation/travoltage

4) Sound http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound

5) Radioactive Dating Game http://phet.colorado.edu/en/simulation/radioactive-dating-game

6) Build an Atom http://phet.colorado.edu/en/simulation/build-an-atom

7) Circuit Construction Kit (AC+DC) http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-ac-virtual-lab

8) My Solar System http://phet.colorado.edu/en/simulation/my-solar-system

9) Photoelectric Effect http://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric

10) Radio Waves & Electromagnetic Fields http://phet.colorado.edu/en/simulation/radio-waves

11) Glaciers http://phet.colorado.edu/en/simulation/glaciers

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.5. Wolfram Demonstrations Project.

Цель проекта Wolfram Demonstrations Project наглядная демонстрация концепций современной науки и техники. Wolfram претендует на роль единой платформы, позволяющей создать объединенный каталог онлайновых интерактивных лабораторий. Это, по мнению его разработчиков, позволит пользователям избежать проблем, связанных с применением разнородных обучающих ресурсов и платформ разработки.

Для просмотра демонстраций понадобится скачать и установить специальный Wolfram CDF Player

На текущий момент (июль 2013 г.) Wolfram Demonstrations Project обладает внушительным каталогом - примерно 8900 интерактивных демонстраций.

Каталог проекта состоит из 11 основных разделов, относящихся к различным отраслям знания и человеческой деятельности. Здесь есть крупные физические, химические и математические разделы, а также посвященные технике, инженерному делу, социальным наукам.

Примеры:

1) RadialEngine http://demonstrations.wolfram.com/RadialEngine/

 

2) 3D Skeletal Anatomy of the Arm http://demonstrations.wolfram.com/3DSkeletalAnatomyOfTheArm/

3) Epidemic Spread and Transmission Network Dynamics http://demonstrations.wolfram.com/EpidemicSpreadAndTransmissionNetworkDynamics/

4) Optimizing the Counterweight Trebuchet http://demonstrations.wolfram.com/OptimizingTheCounterweightTrebuchet/

5) A Special Case of the Sum of Two Cosines http://demonstrations.wolfram.com/ASpecialCaseOfTheSumOfTwoCosines/

6) Keynesian Cross Diagram http://demonstrations.wolfram.com/KeynesianCrossDiagram/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.6. The ChemCollective

Проект The ChemCollective, посвящен изучению химии.

1) The Virtual Lab: http://www.chemcollective.org/vlab/vlab.php. Отличительной особенностью лаборатории является то, что отсутствуют какие-либо задания, пользователю предоставлена свобода действий

 

Прочие продукты проекта представляют собой лабораторные проекты, посвященные определенным темам и касаются таких разделов химии как стехиометрия, термохимия, теория кислот и оснований, аналитическая химия и др. Примеры:

1) Identifying an Unknown Liquid from its Density http://chemcollective.org/activities/vlab/69

2) Predicting DNA Concentration http://chemcollective.org/vlab/81

3) Coffee Problem http://chemcollective.org/vlab/91

4) Cobalt Chloride and LeChatlier’s Principle http://chemcollective.org/vlab/85

5) Standardization of NaOH with a KHP solution: Acid Base Titration http://chemcollective.org/vlab/101

6) Creating a Buffer Solution http://chemcollective.org/vlab/104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.7. Виртуальные лаборатории teachmen.ru

Проект teachmen.ru разработан специалистами Челябинского государственного университета и полностью посвящен физике. Помимо собственно лабораторных работ, здесь можно также найти лекции с наглядными интерактивными элементами.

Примеры лабораторных работ:

1) Закон сохранения и изменения импульса http://teachmen.ru/work/mech/momentum1.html

2) ТЕПЛОТА. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. РАБОТА http://teachmen.ru/work/molec/law1/index.html

3) Безопасная радиация http://teachmen.ru/work/r_safety/ecology.php

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.8. Late Nite Labs

Это серия платных виртуальных лабораторий по химии, биологии и микробиологии. Стоимость доступа – около 50$ на студента в семестр.

Виртуальная лаборатории оформлены в виде 3D мира. Адрес: Latenitelabs.com

Демонстрационные версии лабораторных работ:

1) Лабораторная работа по химии - https://latenitelabs.com/lms/index.php?standalone=3&labid=271&labsectionid=0&nologin=true#

2) Лабораторная работа по биологии - https://latenitelabs.com/lms/index.php?standalone=3&labid=712684961&labsectionid=0&nologin=true#

3) Лабораторная работа по микробиологии - https://latenitelabs.com/lms/index.php?standalone=3&labid=733071681&labsectionid=0&nologin=true

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.9. ChemLab

Программное обеспечение для моделирования лабораторных работ. Официальный сайт: http://modelscience.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Дистанционные лаборатории

The Labshare Institute (LBI)

Адрес проекта: http://www.labshare.edu.au

Labshare – консорциум, созданный по инициативе министерства образования, занятости и трудовых отношений Австралии и включающий в себя 5 технических ВУЗов Австралии. Цель проекта – создание национальной сети удаленных лабораторий.

Примеры установок:

1) Coupled Tanks - Generation II http://www.labshare.edu.au/catalogue/rigtypedetail/?id=1&version=2

2) Engineering Geology http://www.labshare.edu.au/catalogue/rigtypedetail/?id=20&version=1

3) iRobot http://www.labshare.edu.au/catalogue/rigtypedetail/?id=15&version=1.1 4) Loaded Beam http://www.labshare.edu.au/catalogue/rigtypedetail/?id=8&version=1

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. MIT iCampus iLabs

http://icampus.mit.edu/projects/ilabs/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Мы рассмотрели виды виртуальных лабораторий и выяснили положительные и отрицательные стороны каждой лаборатории. Цели поставленные в  начала рефераты были достигнуты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1 А.В. Трухин. «Об использовании виртуальных лабораторий в образовании» // Открытое и дистанционное образование. – 2002. – № 4 (8) .

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Реферат "Виртуальные лаборатории"(11 класс)"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 2 месяца

Контент-менеджер

Получите профессию

Менеджер по туризму

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 610 123 материала в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 10.06.2016 3411
    • DOCX 41.2 кбайт
    • 24 скачивания
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Янгличев Рамиль Рафикович. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Янгличев Рамиль Рафикович
    Янгличев Рамиль Рафикович
    • На сайте: 7 лет и 9 месяцев
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 6698
    • Всего материалов: 3

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Методист-разработчик онлайн-курсов

Методист-разработчик онлайн-курсов

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 29 человек из 18 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Информационные технологии в профессиональной деятельности: теория и методика преподавания в образовательной организации

Преподаватель информационных технологий

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 187 человек из 53 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Информационные системы и технологии: теория и методика преподавания в профессиональном образовании

Преподаватель информационных систем и технологий

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе

Курс профессиональной переподготовки

Педагогическая деятельность по проектированию и реализации образовательного процесса в общеобразовательных организациях (предмет "Информатика")

Учитель информатики

300 ч. — 1200 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 22 человека из 15 регионов

Мини-курс

Современные информационные технологии и информационная безопасность

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Психология и педагогика в работе с подростками

5 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 45 человек из 24 регионов

Мини-курс

Профориентация детей и подростков

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 29 человек из 14 регионов