Применение виртуальных лабораторий для выполнения заданий учеником вне школы. Изучение плюсов и минусов

Автор: Суфиярова Клавдия Михайловна

Организация: ЧОУ ЦО Новошкола

Населенный пункт: Республика Башкортостан, г. Уфа

Введение.

Многие предметы требуют не только теоретических знаний, но и проведения экспериментов для лучшего усвоения материала. Однако, в условиях ограниченных учебных часов многие эксперименты так и остаются лишь теорией. Существующие виртуальные лаборатории могут помочь в решении данной проблемы.

Виртуальная лаборатория. Что это?

Согласно ГОСТу виртуальная лаборатория – это открытая сетевая экспериментальная среда, основанная на технологиях телекоммуникаций и виртуальной реальности, состоящая из виртуальных стендов. [1]

Другими словами, виртуальная лаборатория – это интерактивный онлайн-симулятор опытов и экспериментов. Они позволяют проводить разнообразные опыты, в том числе те, которые невозможно провести в школе из соображений техники безопасности или отсутствия оборудования.

Для начала разберемся насколько виртуальные лаборатории необходимы.

Роль эксперимента в школе.

Для примера возьмем химический эксперимент. Состояние химического эксперимента в российских школах противоречиво. Многие учителя отказываются проводить эксперименты, ссылаясь на отсутствие оборудования или технику безопасности.  Однако дети с большим интересом наблюдают за химическими экспериментами, даже если эти эксперименты не несут за собой какой-то образовательной цели. Так, существует набор «Юный химик» для детей от 8 до 14 лет, то есть в возрасте, когда химия ещё не изучалась в школе и нет необходимости покупать набор для улучшения оценок в школе или подготовки к экзаменам. Это говорит о том, что у детей есть большой интерес к химии и химическим экспериментам [2].

Также школьный химический эксперимент почти не менялся с 1960-ых годов, что говорит об отсутствии понимания современного положения химии в обществе.

Развитие культуры школьных экспериментов может положительно сказаться на внимательности учеников, на их способности выстраивать причинно-следственные связи и закрепит полученные знания на практике.

Стоит ли в таком случае внедрять во все школы виртуальные лаборатории?

Замена реального эксперимента виртуальным.

За последние десять лет было разработано множество компьютерных программ, призванных заменить реальный химический эксперимент.

Польза виртуальных экспериментов обосновывается [3]:

1. Меньшими затратами на проведение виртуальных экспериментов (не требуется оборудование, место и персонал)
2. Доступностью виртуального эксперимента для дистанционного обучения
3. Безопасностью виртуального химического эксперимента по сравнению с реальным

Это очевидные плюсы виртуальных лабораторий, однако возникают некоторые вопросы.

Во-первых, стоимость самих виртуальных лабораторий. Некоторое программное обеспечение по стоимости может доходить до нескольких сотен тысяч рублей.

Во-вторых, соответствует ли виртуальный эксперимент реальному. Виртуальную лабораторию создают люди, упрощая некоторые вещи, а реальный эксперимент учитывает влияние каждой силы на вещество. Поэтому иногда виртуальный эксперимент может не иметь ничего общего с реальным положением дел в науке.

В-третьих, излишняя безопасность виртуального эксперимента может привести к полному непониманию техники безопасности у детей. Почему нельзя лить на себя кислоту? Как работать с ядовитыми газами? Или почему необходимо уметь правильно нагревать пробирки и колбы? Все эти навыки могут не развиться у детей, которые проводили время только в виртуальных лабораториях.

Однако, разумеется, у виртуального эксперимента есть и реальные преимущества:

1. Когда оборудование для реального эксперимента слишком дорого. Например, изучение ядерной энергетики. Как делится ядро атома в атомном реакторе? На этот вопрос вряд ли можно получить ответ проведя лабораторный эксперимент.
2. Когда необходимо «остановить время». Некоторые процессы проходят слишком быстро, увидеть их своими глазами практически невозможно, однако виртуальные лаборатории при правильном моделировании могут отвечать на подобные вопросы [3].
3. Когда нужно провести эксперименты над ненаблюдаемыми явлениями. Например, над молекулами или наоборот над огромными сверхновыми. Действительно, изучение больших космических объектов никак не изучить в рамках школьного кабинета, не применяя цифровых технологий или виртуальных лабораторий [4].
4. Когда необходимо изучить поведение слишком сложного объекта. Например, смоделировать экосистему. [3]

Заключение.

Учитывая всё вышесказанное, нужно понимать, что виртуальные лаборатории не должны полностью замещать собой школьный лабораторный эксперимент. Однако, они имеют большой потенциал для применения в образовательной среде. Так, дети могут проводить виртуальные эксперименты дома, чтобы закрепить полученные в школе навыки или просто для того, чтобы больше углубиться в науку.  В заключение можно сказать, что виртуальные лаборатории могут стать хорошим дополнением к лабораторным экспериментам в школе, но их применение должно быть осознанным.

 

 

 

Список использованной литературы.

1. ГОСТ Р 57721-2017. Информационно-коммуникационные технологии в образовании. Эксперимент виртуальный.
2. Жилин Денис Михайлович Химический эксперимент в российских школах // Российский химический журнал. 2011.
3. Жилин Д.М. Замена реального химического эксперимента виртуальным: зарубежный опыт. / Под ред. Г.В. Лисичкина // Естественно-научное образование: информационные технологии в высшей и средней школе. — М., МГУ, 2019. — С. 147–166.
4. Беленов А.Ф. Использование виртуальной физической лаборатории: "Живая физика" на уроках физики и астрономии. / Под ред. Г.В. Лисичкина // Естественно-научное образование: информационные технологии в высшей и средней школе. — М., МГУ, 2019. — С. 208-223.

Опубликовано: 08.05.2025