Эксперимент – это фундамент естествознания и мощнейший инструмент познания свойств объектов и явлений. Наличие экспериментальных работ в школьной программе предметов естественно-научного цикла делает их изучение увлекательным и эффективным. Пожалуй, между виртуальной экспериментальной работой и живой работой выбор в пользу живой очевиден: непосредственный контакт с предметом исследования, опыт работы с реальным оборудованием не восполнит ни один симулятор. Режим самоизоляции, через который пришлось пройти практически всему миру, заставил пересмотреть отношение к электронному образовательному контенту. Подсветились ситуации, когда применение виртуальных практикумов необходимо – дистанционное обучение или индивидуальное обучение. Педагоги оценили пользу электронного контента и научились ловко внедрять его в уроки.
В этой статье вопрос о виртуальных практикумах будет рассмотрен с нетривиальной точки зрения. Если есть возможность провести лабораторную работу и вживую, и с помощью компьютерной модели – какой вариант выбрать учителю? Сравним процесс проведения лабораторной работы вживую и виртуальный практикум онлайн-сервиса «Облако знаний» поэтапно. Для примера возьмём достаточно простую параметрическую модель из лабораторной работы по физике «Исследование движения бруска на наклонной плоскости с переменным коэффициентом трения».
Подготовка к работе
|
Живая |
Виртуальная |
|---|---|
|
До начала урока необходимо расставить оборудование на столах, раздать тетради для лабораторных работ, обсудить с учениками цель работы, последовательность действий, правила техники безопасности, актуализировать теорию. Часто определяется результат, который должен быть получен. |
Предварительно нужно раздать ноутбуки или перейти в компьютерный класс. Виртуальная работа включает организацию работы, ход работы, краткую теорию и инструкцию к модели. В теории отсутствуют спойлеры, чтобы ученик мог сам вывести закономерности. |
Выдвижение гипотезы
|
Живая |
Виртуальная |
|
Учитель обсуждает с учениками возможные исходы эксперимента. В редких случаях ученик записывает гипотезу в тетради. Часто этот этап пропускается и акцентируется внимание на опыте. Но фактически эксперимент – это форма проверки истинности гипотез. Поэтому отсутствие гипотезы делает эксперимент беспредметным, лишённым искры. |
Гипотеза выдвигается учеником на основе структуры, предложенной компьютером. Гипотеза сохраняется, но не проверяется, поскольку гипотеза – это предположение, которое не обязано быть правильным. Выдвижение гипотезы подогревает интерес ученика к предстоящему эксперименту и способствует формированию научного чутья. |
Проведение эксперимента
|
Живая |
Виртуальная |
|
Сборка оборудования и проведение опыта происходит на основе параметров, заданных в инструкции. Выполнение работы сопровождается разными чувственными впечатлениями, что способствует глубокому усвоению материала. Также школьник отрабатывает практические навыки работы с оборудованием. |
Параметры эксперимента задаются по вариантам, что снижает риск копирования чужих результатов. Эксперимент выполняется на основе виртуальной модели, параметры которой можно регулировать. В отдельном окне отображаются выходные данные эксперимента. Результаты эксперимента вносятся в таблицу. |
Обработка результатов
|
Живая |
Виртуальная |
|
Результаты эксперимента записываются в таблицу вручную в тетради. Ученик анализирует полученные цифры, на их основе устанавливает зависимости. Полученные результаты проверяются учителем вручную. |
По данным, полученным учеником, компьютер визуализирует точки на координатной плоскости и может вывести график. Ученик анализирует график и устанавливает зависимости. Результаты проверяются компьютером автоматически. |
Проверка гипотезы
|
Живая |
Виртуальная |
|
Алгоритм проверки гипотез в живых лабораторных отсутствует. Иногда обговорённые до начала работы гипотезы обсуждаются повторно в свете полученных результатов. |
Ученик оценивает корректность выдвинутой в начале работы гипотезы на основе результатов виртуального эксперимента. Правильность проверки гипотезы оценивается компьютером автоматически. |
Выводы
|
Живая |
Виртуальная |
|
Ученик обобщает полученные результаты, записывает выводы о проделанной работе и сдаёт тетрадь учителю. Выводы проверяются вручную. |
Подведению итогов предшествует задача практико-ориентированного характера. В остальном этап аналогичен живой работе. Выводы проверяются учителем вручную. |
Мы сравнили живую лабораторную работу с виртуальным практикумом на основе параметрической модели. Параметрические модели – не единственный вариант реализации виртуальных практикумов. В биологии часто применяется виртуальный микроскоп, который моделирует работу с реальными микропрепаратами в виртуальной среде. В таких работах встречаются задания на указание элементов или установление связей с учебным рисунком, и учитель может выяснить, увидел ли ученик что требуется, глядя в микроскоп, или он долгое время рассматривал трещинку от стекла. В химии часто используется работа с интерактивными реактивами, где качественные результаты могут переводиться в количественные значения.
Резюмируя особенности проведения виртуальной и живой лабораторной работы, отметим, что несомненным плюсом виртуальной работы является методическая последовательность и целостность. Виртуальные работы построены таким образом, чтобы ученик мог собственными усилиями добыть знания. Этот аспект хорошо соответствует требованиям ФГОС. Живые лабораторные включают чувственное восприятие, что способствует более глубокому пониманию явлений и запоминанию информации. Ученик отрабатывает практические навыки работы с оборудованием. Таким образом, разумным решением будет сочетание использования живых и виртуальных лабораторий в образовательном процессе с учётом присущих им достоинств и недостатков. Например, педагог может чередовать живые и виртуальные работы, отдавая предпочтение живым работам, или задавать виртуальные практикумы в качестве цифрового домашнего задания перед выполнением живой работы на уроке. Ещё один замечательный вариант сочетания – применение материалов виртуального практикума, таких как краткая теория, гипотезы, средства обработки данных, практико-ориентированные задачи, при проведении живых работ.
Лабораторная работа по физике для 10 класса «Определение КПД наклонной плоскости» доступна по ссылке после регистрации и оплаты подписки "Облако знаний. Плюс".
