Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Информатика / Другие методич. материалы / Реферат "Виртуальные лаборатории"(11 класс)
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 26 апреля.

Подать заявку на курс
  • Информатика

Реферат "Виртуальные лаборатории"(11 класс)

библиотека
материалов


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

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) .


15


Автор
Дата добавления 10.06.2016
Раздел Информатика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров192
Номер материала ДБ-117666
Получить свидетельство о публикации

"Инфоурок" приглашает всех педагогов и детей к участию в самой массовой интернет-олимпиаде «Весна 2017» с рекордно низкой оплатой за одного ученика - всего 45 рублей

В олимпиадах "Инфоурок" лучшие условия для учителей и учеников:

1. невероятно низкий размер орг.взноса — всего 58 рублей, из которых 13 рублей остаётся учителю на компенсацию расходов;
2. подходящие по сложности для большинства учеников задания;
3. призовой фонд 1.000.000 рублей для самых активных учителей;
4. официальные наградные документы для учителей бесплатно(от организатора - ООО "Инфоурок" - имеющего образовательную лицензию и свидетельство СМИ) - при участии от 10 учеников
5. бесплатный доступ ко всем видеоурокам проекта "Инфоурок";
6. легко подать заявку, не нужно отправлять ответы в бумажном виде;
7. родителям всех учеников - благодарственные письма от «Инфоурок».
и многое другое...

Подайте заявку сейчас - https://infourok.ru/konkurs


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ


Идёт приём заявок на международный конкурс по математике "Весенний марафон" для учеников 1-11 классов и дошкольников

Уникальность конкурса в преимуществах для учителей и учеников:

1. Задания подходят для учеников с любым уровнем знаний;
2. Бесплатные наградные документы для учителей;
3. Невероятно низкий орг.взнос - всего 38 рублей;
4. Публикация рейтинга классов по итогам конкурса;
и многое другое...

Подайте заявку сейчас - https://urokimatematiki.ru

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх