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Se describe una metodología para la creación de trabajos de laboratorio en química utilizando laboratorios virtuales. La creación de un trabajo de laboratorio virtual consta de las etapas de fijar los objetivos del trabajo de laboratorio, elegir un laboratorio virtual, identificar las capacidades de un simulador virtual, ajustar objetivos, determinar contenidos y tareas didácticas, elaborar un guión, probar, corregir el guión, evaluando y analizando la confiabilidad del proceso y el resultado del experimento virtual en comparación con el experimento a escala real, elaborando recomendaciones metodológicas. Se presenta un modelo de la metodología para la creación de trabajos de laboratorio virtual en química. Se ha aclarado el aparato conceptual y terminológico en el campo de la investigación: se dan definiciones de trabajo de laboratorio virtual en química, laboratorio químico virtual y experimento químico virtual. Se muestran los métodos para utilizar el trabajo de laboratorio virtual en química cuando se estudia en una universidad: al estudiar material nuevo, al consolidar conocimientos, al prepararse para el trabajo de laboratorio a gran escala tanto en el aula como en actividades extracurriculares independientes.

entrenamiento de quimica

laboratorios virtuales

experimento virtual

1. Belokhvostov A. A., Arshansky E. Ya. Medios electrónicos para la enseñanza de la química; desarrollo y métodos de uso. – Minsk: Aversev, 2012. – 206 p.

2. Gavronskaya Yu. Yu., Alekseev V. V. Trabajo de laboratorio virtual en la enseñanza interactiva de química física // Noticias de la Universidad Pedagógica Estatal de Rusia. AI. Herzen. – 2014. – Núm. 168. – P.79–84.

3. GOST 15971–90. Sistemas de procesamiento de información. Términos y definiciones. - En lugar de GOST 15971-84; aporte 01/01/1992. - M.: Editorial de normas, 1991. – 12 p.

4. Morozov, M. N. Desarrollo de un laboratorio químico virtual para la educación escolar // Tecnologías educativas y sociedad. – 2004. – T 7, núm. 3. – P 155-164.

5. Pak, M. S. Teoría y metodología de la enseñanza de la química: un libro de texto para universidades. – San Petersburgo: Editorial de la Universidad Pedagógica Estatal de Rusia que lleva su nombre. AI. Herzen, 2015. – 306 p.

6. Norma educativa estatal federal de educación profesional superior en el campo de la formación 050100 Educación pedagógica (titulación (título) "licenciatura") (aprobada por Orden del Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia del 22 de diciembre de 2009 No. 788 ) (modificado el 31 de mayo de 2011). [Recurso electrónico]. - URL: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgos/5/20111207163943.pdf (fecha de acceso: 03/10/15).

7. Laboratorio Virtual / ChemCollective. Recursos en línea para la enseñanza y el aprendizaje de la química [recurso electrónico]. - URL: http://chemcollective.org/activities/vlab?lang=ru (fecha de acceso: 03/10/15).

Los laboratorios químicos virtuales, los experimentos virtuales y los trabajos de laboratorio virtuales en química son un área prometedora en la educación química y, naturalmente, atraen la atención de estudiantes y profesores. La relevancia de introducir laboratorios virtuales en la práctica educativa está determinada, en primer lugar, por los desafíos informativos de la época y, en segundo lugar, por los requisitos reglamentarios para la organización de la formación, es decir, los estándares educativos. Para implementar el enfoque basado en competencias, los Estándares Educativos Estatales Federales actuales de educación superior prevén el uso generalizado en el proceso educativo de formas activas e interactivas de impartir clases, incluidas simulaciones por computadora, en combinación con trabajo extracurricular para formar y desarrollar las habilidades profesionales de los estudiantes.

En este ámbito, en términos de prevalencia y demanda, el líder es “Química 8-11 grados - Laboratorio Virtual” de MarSTU, destinado a escolares y solicitantes; También son bien conocidos los trabajos prácticos interactivos y experimentos de química VirtuLab (http://www.virtulab.net/). A nivel de educación superior, los recursos en idioma ruso en el mercado educativo incluyen los laboratorios químicos virtuales ENK, los desarrollos propios (y, por regla general, cerrados) de las universidades y una serie de recursos en idiomas extranjeros. Las descripciones de los laboratorios virtuales de química disponibles se han dado más de una vez y su lista seguramente se ampliará. Los laboratorios virtuales ocupan con seguridad su lugar en la práctica de la enseñanza de la química y las disciplinas químicas, al mismo tiempo, apenas comienzan a tomar forma los fundamentos teóricos y metodológicos de su uso y la creación de trabajos de laboratorio virtuales en base a ellos. Incluso el término "trabajo de laboratorio virtual en química" aún no ha recibido una definición fundamentada que denote con precisión la relación con otros conceptos, incluido el concepto de laboratorio virtual en la enseñanza de química y un experimento químico virtual.

Para aclarar el aparato conceptual y terminológico, utilizamos como punto de partida el término “experimento químico”, utilizado en el campo científico de la teoría y los métodos de enseñanza. Un experimento químico es un medio específico de enseñanza de la química, que sirve como fuente y método de conocimiento más importante; introduce a los estudiantes no solo a los objetos y fenómenos, sino también a los métodos de la ciencia química. En el proceso de un experimento químico, los estudiantes adquieren la capacidad de observar, analizar, sacar conclusiones y manejar equipos y reactivos. Son: demostración y experimento estudiante/estudiante; experimentos (ayuda a estudiar aspectos individuales de un objeto químico), trabajo de laboratorio (un conjunto de experimentos de laboratorio permite estudiar muchos aspectos de objetos y procesos químicos), ejercicios prácticos, taller de laboratorio; experimento casero, experimento de investigación, etc. Un experimento químico puede ser a gran escala, mental y virtual. “Virtual” significa “posible sin encarnación física”; realidad virtual: imitación de una situación real utilizando dispositivos informáticos; utilizado principalmente con fines educativos; En este sentido, un experimento virtual a veces se denomina simulación o experimento por computadora. Según el GOST actual, "virtual" es una definición que caracteriza un proceso o dispositivo en un sistema de procesamiento de información que parece existir realmente, ya que todas sus funciones se implementan por algún otro medio; ampliamente utilizado en relación con el uso de las telecomunicaciones. Así, un experimento químico virtual es un tipo de experimento educativo en química; su principal diferencia con el de escala real es el hecho de que el medio para demostrar o modelar procesos y fenómenos químicos es la tecnología informática; al realizarlo, el estudiante opera con imágenes de sustancias y componentes de equipos que reproducen la apariencia y funciones de objetos reales. , es decir, utiliza un laboratorio virtual. Entendemos por laboratorio virtual en la enseñanza de la química una simulación por computadora de un laboratorio químico educativo que implementa su función principal: realizar un experimento químico con fines educativos. Técnicamente, el funcionamiento del laboratorio virtual está garantizado por el hardware y el software de la computadora, un sistema de suposiciones didácticamente, sustantiva y metodológicamente justificado sobre el curso del proceso químico en estudio o las manifestaciones de las propiedades de un objeto químico, sobre la base de cuál de las posibles opciones para la respuesta del laboratorio virtual a las acciones del usuario se desarrolla. El laboratorio virtual actúa como un elemento de un entorno educativo de información de alta tecnología, siendo un medio para crear y realizar un experimento virtual. El trabajo de laboratorio virtual en química es un experimento químico virtual en forma de un conjunto de experimentos unidos por el objetivo común de estudiar un objeto o proceso químico.

Consideremos la metodología para crear un trabajo de laboratorio virtual en química (su modelo se muestra en la Figura 1) utilizando un ejemplo específico de trabajo de laboratorio sobre el tema "Soluciones".

Arroz. 1. Modelo de metodología para la creación de trabajos de laboratorio virtual en química.

La creación de un trabajo de laboratorio virtual consta de las etapas de fijar los objetivos del trabajo de laboratorio, elegir un laboratorio virtual, identificar las capacidades de un simulador virtual, ajustar objetivos, definir tareas significativas y didácticas, elaborar un escenario, probar, evaluar y analizar la confiabilidad del proceso y el resultado del experimento virtual en comparación con el real, escenario de corrección y elaboración de recomendaciones metodológicas.

La etapa de establecimiento de objetivos implica el proceso de selección de los objetivos del trabajo de laboratorio planificado con el establecimiento de los límites de las desviaciones permitidas para lograr un resultado educativo por los medios más efectivos y aceptables, teniendo en cuenta los recursos materiales, técnicos, de tiempo, humanos, así como así como las características personales y de edad de los estudiantes. En nuestro ejemplo, el objetivo era preparar soluciones y estudiar sus propiedades; El trabajo está diseñado para actividades educativas extracurriculares independientes de los estudiantes. El tema de las soluciones se trata en la mayoría de los cursos universitarios de química; además, las habilidades para preparar y trabajar con soluciones son demandadas en la vida cotidiana y en casi cualquier actividad profesional. Por lo tanto, los objetivos del trabajo incluyeron: consolidar las habilidades para calcular la concentración molar y porcentual de una solución, la cantidad requerida de sustancia y solvente para preparar una solución de una concentración determinada; desarrollo de un algoritmo y técnica de operaciones para preparar soluciones (pesar sustancias, medir volúmenes, etc.); estudio de los fenómenos que ocurren durante la disolución: liberación o absorción de calor, disociación, cambio en la conductividad eléctrica, cambio en el pH del medio, etc.

Etapa de elección de un laboratorio virtual. La elección de un laboratorio virtual está determinada por una serie de circunstancias: el modo de acceso al recurso, las condiciones financieras para su uso, el lenguaje y la complejidad de la interfaz y, por supuesto, el contenido, es decir, las capacidades que este laboratorio proporciona o no proporciona al usuario para lograr los objetivos del trabajo de laboratorio planificado. Nos centramos en laboratorios de acceso gratuito y abierto, para trabajos en los que las habilidades informáticas a nivel de usuario serían suficientes, abandonando inicialmente laboratorios con un bajo grado de interactividad, es decir, permitiendo solo opciones para la observación pasiva de la experiencia química. Después de estudiar varios proyectos, tanto multidisciplinarios como temáticos, llegamos a la conclusión de que ninguno de los laboratorios que conocemos cumple plenamente con los requisitos, a saber: permitir al estudiante preparar una solución de una concentración determinada utilizando cantidades previamente calculadas de soluto y disolvente. realizando operaciones de pesaje, midiendo el volumen, la disolución, asegurándose de que la preparación sea correcta y también observando los procesos que acompañan a la disolución. Sin embargo, nos decidimos por el laboratorio virtual IrYdiumChemistryLab, cuya ventaja es la posibilidad de intervenir en el programa y diseñar su propio experimento virtual.

La identificación de las capacidades del simulador virtual del laboratorio seleccionado arrojó lo siguiente. En cuanto al conjunto de reactivos, se encuentran soluciones de diversas concentraciones (19 MNaOH, 15 MHClO4 y otras), agua como disolvente más importante, pero prácticamente nada de sólidos; sin embargo, la aplicación Authoring Tool le permite introducir reactivos adicionales en el laboratorio utilizando las características termodinámicas de las sustancias. El equipo incluye un juego de instrumentos de medición de distintos grados de precisión (cilindros, pipetas, buretas), balanzas analíticas, un medidor de pH, un sensor de temperatura, un elemento calefactor y un subprograma que demuestra la concentración de partículas en la solución. No se proporciona la capacidad de estudiar características de la solución como la conductividad eléctrica, la viscosidad y la tensión superficial. Los procesos en un laboratorio virtual se desarrollan en muy poco tiempo, lo que limita el estudio de la velocidad de los procesos químicos. A partir de las capacidades del simulador virtual se corrigieron los objetivos, en particular se excluyó el estudio de la conductividad eléctrica de las soluciones, pero se añadió el estudio del efecto de la temperatura sobre la solubilidad de las sustancias. Al determinar los objetivos del trabajo de laboratorio, partimos de los resultados esperados: los estudiantes deben desarrollar habilidades prácticas en la preparación de soluciones, incluido el dominio de los algoritmos de operaciones individuales, deben llegar a conclusiones sobre el cambio en el número de partículas en una solución durante la disociación de electrolitos fuertes y débiles, sobre la relación entre el número de aniones y cationes en el caso de disolución de electrolitos asimétricos, sobre las causas de los efectos térmicos durante la disolución.

Destacamos la etapa de determinación de las tareas del trabajo de laboratorio que se está creando como un elemento importante del proceso de diseño de las actividades de los estudiantes, aquí es necesario planificar qué manipulaciones tendrán que realizar los estudiantes en el marco de este trabajo de laboratorio y cuáles observar (tareas significativas), y qué conclusiones y sobre qué base deben llegar después de completarlas (tareas didácticas), qué habilidades adquirir. Por ejemplo, domine el algoritmo de acciones al preparar un volumen determinado de solución a partir de una porción pesada: calcule la masa de la sustancia, pésela, mida el volumen de líquido / llévelo al volumen requerido; dominar las técnicas de trabajo con balanzas analíticas y utensilios de medición; observar cómo las concentraciones de partículas (moléculas, iones) en solución se relacionan con la disolución de electrolitos y no electrolitos, electrolitos simétricos y asimétricos, electrolitos fuertes y débiles, sacar conclusiones sobre la solubilidad, los efectos térmicos durante la disolución, etc.

El siguiente paso en la creación del trabajo de laboratorio es crear un escenario, es decir, una descripción detallada de cada experiencia por separado y determinar el lugar y el papel de esta experiencia en el trabajo de laboratorio, teniendo en cuenta a qué problemas contribuirá y cómo trabajar para solucionarlo. lograr los objetivos del trabajo de laboratorio en su conjunto. En la práctica, la redacción de un escenario se lleva a cabo simultáneamente con las pruebas, es decir, la ejecución de experimentos que ayudan a aclarar y detallar el escenario. El escenario refleja cada acción y reacción del laboratorio virtual ante él. El escenario se basa en tareas como “Preparar 49 g de una solución de CuSO4 al 0,4 %” o “Preparar 35 ml de una solución de CuSO4 de 0,1 mol/l a partir de su hidrato cristalino (CuSO4∙5H2O)”. Al elaborar una tarea, se tiene en cuenta la disponibilidad de reactivos y equipos adecuados en el laboratorio virtual y la viabilidad técnica de realizar dicha tarea. En nuestro ejemplo, el escenario, además del lado del cálculo, también incluía una serie de acciones y técnicas que simulan la preparación de una solución en un laboratorio real. Por ejemplo, al pesar, la sustancia seca no se debe colocar directamente sobre el platillo de pesaje, sino que se debe utilizar un recipiente especial; utilizar la función de tara; Como en la realidad, la sustancia se debe añadir a la balanza en pequeñas porciones; un posible exceso accidental de la masa calculada obligará a reiniciar la operación. Se proporciona la selección de material de vidrio químico de un volumen adecuado, la medición precisa del volumen de líquido "a lo largo del menisco inferior" y el uso de otras técnicas específicas. Después de la preparación, las propiedades de la solución resultante (concentración molar de iones, pH) se reflejan en los subprogramas del laboratorio virtual, lo que permite comprobar la corrección de la tarea. Al realizar una serie de experimentos, los estudiantes recibirán datos a partir de los cuales podrán sacar conclusiones sobre la concentración de iones en soluciones de electrolitos fuertes y débiles, el pH de soluciones de sustancias hidrolizadas o la dependencia de la temperatura. efecto de la disolución sobre la cantidad de disolvente y la naturaleza de la sustancia, etc.

Como ejemplo, consideremos el estudio de los efectos térmicos durante la disolución de sustancias. El escenario incluye experimentos sobre la disolución de sales secas (NaCl, KCl, NaNO 3, CuSO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ce 2 (SO 4) 3). Con base en el cambio en la temperatura de la solución, los estudiantes deben inferir la posibilidad de efectos de disolución tanto endotérmicos como exotérmicos. La formulación de tareas en cada caso puede variar y depende del tipo de experimento: de investigación o ilustrativo. Por ejemplo, puede limitarse a sacar una conclusión sobre la presencia de tales efectos, o incluir en el escenario la preparación de soluciones de sales con diferentes masas de soluto con la misma masa de disolvente (prepare soluciones que contengan 50 g de sustancia en 100 g de agua; 10 g de la sustancia en 100 g de agua), y viceversa, experimentos con una cantidad constante de soluto y una masa variable de disolvente; preparar soluciones a partir de sales anhidras y sus hidratos cristalinos y monitorear los cambios de temperatura durante su disolución. Al realizar tales experimentos, los estudiantes deben responder las preguntas “¿En qué se diferencian los cambios de temperatura cuando se disuelven cantidades iguales de sales anhidras y sus hidratos cristalinos? ¿Por qué la disolución de las sales anhidras se produce con liberación de más calor que en el caso de los hidratos cristalinos? y sacar una conclusión sobre lo que influye en el signo del efecto térmico de la disolución. Dependiendo de las metas y objetivos del trabajo, el escenario incluirá varios experimentos o varias series de experimentos, hay que tener en cuenta que en el espacio virtual todo se hace mucho más rápido que en un laboratorio real, y no lleva tanto tiempo como podría parecer a primera vista.

Durante el proceso de prueba, es necesario evaluar y analizar la confiabilidad del proceso y el resultado del experimento virtual en comparación con el real, es decir, asegurarse de que el modelado y los resultados generados del experimento virtual no contradigan la realidad. es decir, no engañarán al usuario.

Las recomendaciones metodológicas se basan en un escenario compilado y probado, pero no debemos olvidar que están dirigidas a los estudiantes, y además de instrucciones y tareas claras, deben contener una descripción de los resultados esperados asociados con los objetivos, tener referencias a conocimientos teóricos. material y ejemplos.

El resultado de la creación de trabajos de laboratorio virtual es su implementación en el proceso de aprendizaje, lo que conduce a un aumento en la calidad de la adquisición de conocimientos y el dominio de las competencias relevantes. Existen varios métodos para "incorporar" el trabajo de laboratorio virtual de química en el proceso educativo de una universidad. Al estudiar material nuevo para su mejor comprensión y dominio, en nuestra opinión, es recomendable realizar breves trabajos de laboratorio virtual para actualizar conocimientos o mejorar demostrar los fenómenos que se estudian, lo que crea condiciones objetivas para implementar formas activas e interactivas de aprendizaje, que exige el estándar educativo actual. En este caso, el trabajo de laboratorio virtual puede sustituir a un experimento de demostración tradicional. Además, estamos considerando las posibilidades de utilizar el trabajo de laboratorio virtual para consolidar conocimientos y habilidades tanto en clase como en actividades extraescolares independientes. Otra opción para utilizar el trabajo de laboratorio virtual en el proceso de enseñanza de la química es preparar a los estudiantes para realizar trabajos de laboratorio a gran escala. Al realizar un trabajo de laboratorio virtual de química correctamente compuesto, los estudiantes, en primer lugar, practican las habilidades para resolver problemas de cálculo sobre este tema, en segundo lugar, consolidan el algoritmo y la técnica para realizar un experimento químico, en tercer lugar, aprenden los patrones de los procesos químicos con participación activa en el proceso de formación.

La metodología propuesta para crear trabajos de laboratorio virtual en química equipa a los profesores con herramientas con base científica para impartir clases de química y disciplinas químicas de forma interactiva en combinación con trabajo extracurricular con el fin de formar y desarrollar las habilidades profesionales de los estudiantes.

Revisores:

Rogovaya O. G., Doctora en Ciencias Pedagógicas, Profesora, Jefa del Departamento de Educación Química y Ambiental de la Universidad Pedagógica Estatal de Rusia que lleva el nombre de A.I. Herzen, San Petersburgo;

Piotrovskaya K.R., Doctor en Ciencias Pedagógicas, Profesor, Profesor del Departamento de Métodos de Enseñanza de Matemáticas e Informática de la Universidad Pedagógica Estatal de Rusia que lleva el nombre de A.I. Herzen, San Petersburgo.

Enlace bibliográfico

Gavronskaya Yu.Yu., Oksenchuk V.V. METODOLOGÍA PARA LA CREACIÓN DE TRABAJOS DE LABORATORIO VIRTUAL EN QUÍMICA // Problemas modernos de la ciencia y la educación. – 2015. – No. 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=22290 (fecha de acceso: 01/02/2020). Llamamos su atención sobre las revistas publicadas por la editorial "Academia de Ciencias Naturales".

La visualización es uno de los métodos de enseñanza más efectivos, ya que ayuda a comprender de manera mucho más fácil y profunda la esencia de diversos fenómenos, no en vano se han utilizado ayudas visuales desde la antigüedad. La visualización y el modelado son especialmente útiles cuando se estudian objetos y fenómenos dinámicos que varían en el tiempo y que pueden ser difíciles de entender mirando una simple imagen estática en un libro de texto normal. Los trabajos de laboratorio y los experimentos educativos no sólo son útiles, sino también muy interesantes, por supuesto, si están organizados adecuadamente.

No todos los experimentos educativos pueden o deben realizarse en modo “real”. No es sorprendente que las tecnologías de modelado por computadora llegaran rápidamente a esta área. Actualmente existen en el mercado diversos paquetes de software diseñados para realizar experimentos educativos virtuales. Esta revisión examinará un aspecto relativamente nuevo de tales soluciones: los laboratorios virtuales en línea. Con su ayuda, podrá realizar experimentos informáticos sin necesidad de adquirir programas adicionales y, en cualquier momento conveniente, tendrá acceso a Internet.

En la actualidad se observan varias tendencias en el desarrollo de proyectos de red modernos de este tipo. El primero es la dispersión de una cantidad significativa de recursos. Junto a los grandes proyectos que acumulan una cantidad importante de contenido, existen muchos sitios que contienen una pequeña cantidad de laboratorios. La segunda tendencia es la presencia tanto de proyectos multisectoriales que ofrecen laboratorios para diversos campos del conocimiento como de proyectos temáticos especializados. Por último, cabe señalar que los laboratorios dedicados a las ciencias naturales están mejor representados online. De hecho: los experimentos físicos en general pueden ser una tarea muy costosa, pero un laboratorio de computación permite mirar detrás de escena de procesos complejos. La química también se beneficia: no es necesario comprar reactivos reales ni equipos de laboratorio y no hay miedo de estropear nada en caso de error. Un campo igualmente fértil para los talleres de laboratorio virtuales es la biología y la ecología. No es ningún secreto que un estudio detallado de un objeto biológico a menudo termina con su muerte. Los sistemas ecológicos son grandes y complejos, por lo que el uso de modelos virtuales permite simplificar su percepción.

Nuestra reseña incluye varios de los proyectos online más interesantes, tanto multidisciplinares como temáticos. Todos los recursos web incluidos en esta revisión son sitios de acceso abierto y gratuito.

VirtuLab

El recurso VirtuLab es la colección más grande de experiencias virtuales en diversas disciplinas académicas en la RuNet moderna. La unidad principal de la colección es un experimento virtual. Desde un punto de vista técnico, este es un vídeo interactivo realizado con Adobe Flash. Algunos laboratorios están realizados en gráficos tridimensionales. Para trabajar con ellos necesitarás instalar Adobe Shockwave Player con el complemento Havok Physics Scene. Puede encontrar este complemento en director-online.com. Debe descomprimir el archivo resultante en el directorio Xtras de su Adobe Shockwave Player, que se encuentra en el directorio del sistema de Windows.

El recurso VirtuLab es la mayor colección de recursos virtuales en línea.
laboratoriosen ruso

Cada vídeo te permite realizar un experimento que tiene un propósito educativo y una tarea clara. Se ofrecen al usuario todas las herramientas y objetos necesarios para obtener el resultado. Las tareas y consejos se muestran como mensajes de texto. Los videos de VirtuLab tienen un fuerte aspecto educativo, por ejemplo, si el usuario comete un error, el sistema no le permitirá continuar hasta que se corrija el error.

La colección de experimentos de VirtuLab es bastante extensa y variada. VirtuLab no tiene un buscador propio incorporado, por lo que para encontrar el experimento que necesitas sólo tienes que desplazarte por las secciones del catálogo. El archivo se divide en cuatro bloques principales: “Física”, “Química”, “Biología” y “Ecología”. Dentro de ellos hay secciones temáticas más limitadas. En particular, para la física estas son secciones de esta disciplina. Se realizan experimentos para familiarizarse con la mecánica, los efectos eléctricos y ópticos. Varios laboratorios están diseñados con gráficos 3D, lo que ayuda a demostrar una variedad de experimentos: desde experimentos con dinamómetros hasta refracción y otros efectos ópticos.

En “Biología” la base de la división fueron las clases del plan de estudios escolar. El contenido de las tareas aquí puede ser muy diferente. Así, hay tareas para estudiar las características estructurales de varios organismos vivos (por ejemplo, un kit de construcción para ensamblar todo tipo de organismos a partir de las "partes" propuestas) y tareas que simulan el trabajo con un microscopio y con preparaciones de diversos tejidos.

El sitio web de PhET es una colección multidisciplinaria de subprogramas de Java,
con el que puedes trabajar tanto en línea como en tu computadora local

Por otra parte, en la sección Investigación de vanguardia, se destacan demostraciones dedicadas a las últimas investigaciones. Regularmente aparecen nuevos elementos en el archivo; la sección Nuevos Sims está dedicada a ellos.

Preste atención a la subsección Sims traducidos. Esta página contiene una lista de todos los idiomas a los que se han traducido los laboratorios virtuales ofrecidos. También hay un ruso entre ellos: hoy hay exactamente cincuenta experimentos de este tipo aquí. Es curioso que el número de manifestaciones en inglés, serbio y húngaro sea casi igual. Si lo deseas, puedes participar en demostraciones de traducción. Para este fin se ofrece una aplicación especial, PhET Translation Utility.

¿Qué son las demostraciones de PhET y quién puede beneficiarse de ellas? Están construidos con tecnología Java. Esto le permite ejecutar experimentos en línea, descargar subprogramas a su computadora local e incrustarlos en otras páginas web como widgets. Todas estas opciones se proporcionan en cada página de demostración de PhET.

Todos los experimentos de PhET son interactivos. Contienen una o más tareas, así como un conjunto de todos los elementos necesarios para resolverlas. Dado que la solución suele explicarse con suficiente detalle en notas de texto, el objetivo principal de las demostraciones es visualizar y explicar los efectos, y no poner a prueba los conocimientos y habilidades del usuario. Así, una de las demostraciones de la sección química sugiere fabricar moléculas a partir de los átomos propuestos y observar una visualización tridimensional del resultado. En el apartado biológico hay una calculadora para el equilibrio del consumo calórico de una persona durante el día: puedes indicar los tipos y cantidades de alimentos consumidos, así como la cantidad de ejercicio físico. Entonces solo queda observar los cambios en el “hombrecito” experimental de una determinada edad, altura y peso inicial. La sección de matemáticas cuenta con herramientas muy útiles para trazar diversas funciones, juegos aritméticos y otras aplicaciones interesantes. La sección de física ofrece una amplia gama de "laboratorios" que demuestran una variedad de fenómenos, desde el simple movimiento hasta las interacciones cuánticas.

PhET
Calificación: 4
Lenguaje de interfaz: Inglés, ruso disponible
Desarrollador: Universidad de Colorado
Sitio web: phet.colorado.edu

Proyecto de demostraciones de Wolfram

Una fuente muy valiosa de laboratorios en línea es el proyecto multidisciplinario de demostraciones Wolfram. El objetivo del proyecto es demostrar claramente los conceptos de la ciencia y la tecnología modernas. Wolfram pretende ser una plataforma única para crear un catálogo unificado de laboratorios interactivos en línea. Esto, según sus desarrolladores, permitirá a los usuarios evitar problemas asociados con el uso de recursos de aprendizaje y plataformas de desarrollo heterogéneos.

El catálogo de Wolfram Demonstrations Project contiene más de 7 mil.
laboratorios virtuales

Este sitio es parte de un gran proyecto de Internet llamado Wolfram. El Proyecto de Demostraciones Wolfram cuenta actualmente con un catálogo impresionante de más de 7.000 demostraciones interactivas.

La base tecnológica para la creación de laboratorios y demostraciones es el paquete Wolfram Mathematica. Para ver las demostraciones, deberá descargar e instalar el reproductor especial Wolfram CDF, que tiene un tamaño de poco más de 150 MB.

El catálogo de proyectos consta de 11 apartados principales relacionados con diversas ramas del conocimiento y la actividad humana. Hay grandes secciones de física, química y matemáticas, así como aquellas dedicadas a tecnología e ingeniería. Las ciencias biológicas están bien representadas. Los niveles de complejidad de los modelos, así como los niveles de presentación, son muy diferentes. El catálogo contiene demostraciones bastante complejas destinadas a la educación superior; muchos laboratorios están dedicados a ilustrar los últimos logros científicos. Al mismo tiempo, el sitio también cuenta con secciones destinadas a los niños. La barrera del idioma puede suponer un cierto inconveniente: actualmente el proyecto Wolfram se desarrolla exclusivamente en inglés. Sin embargo, hay poco texto en las demostraciones y laboratorios, las herramientas de control son bastante simples y fáciles de entender sin indicaciones.

No existen tareas específicas ni control sobre su implementación. Sin embargo, el contenido no puede denominarse simplemente presentaciones o vídeos. Hay bastante interactividad en las demostraciones de Wolfram. Casi todos cuentan con herramientas que ayudan a cambiar los parámetros de los objetos representados, realizando así experimentos virtuales con ellos. Esto contribuye a una comprensión más profunda de los procesos y fenómenos demostrados.

Proyecto de demostraciones de Wolfram
Calificación: 4
Lenguaje de interfaz: Inglés
Desarrollador: Proyecto de demostraciones de Wolfram y colaboradores
Sitio web: demostraciones.wolfram.com

Laboratorio de Química IrYdium

Además de los proyectos “multiindustriales” en la Web moderna, existen muchos laboratorios en línea especializados dedicados a determinadas ciencias. Empecemos por The ChemCollective, un proyecto dedicado al estudio de la química. Contiene una gran cantidad de materiales temáticos en inglés. Una de sus secciones más interesantes es su propio laboratorio virtual llamado IrYdium Chemistry Lab. Su estructura es notablemente diferente de todos los proyectos discutidos anteriormente. El hecho es que aquí no se ofrecen experimentos específicos y específicos con sus propias tareas. En cambio, el usuario tiene una libertad de acción casi total.

El laboratorio de química online IrYdium es diferente
Alta flexibilidad en configuración y operación.

El laboratorio fue creado en forma de subprograma de Java. Por cierto, puede descargarlo y ejecutarlo en su computadora local; el enlace de descarga correspondiente se encuentra en la página principal del proyecto.

La interfaz del subprograma está dividida en varias zonas. En el medio hay un espacio de trabajo en el que se muestra el progreso del experimento. La columna de la derecha es una especie de "tablero": muestra información sobre las reacciones que tienen lugar: temperatura, acidez, molaridad y otros datos auxiliares. En el lado izquierdo del subprograma se encuentra el llamado “Almacén de reactivos”. Se trata de un conjunto de todo tipo de reactivos virtuales, elaborados en forma de árbol jerárquico. Aquí puede encontrar ácidos, bases, sustancias indicadoras y todo lo que necesita un químico experimental. Para trabajar con ellos, se ofrece una buena selección de diversos utensilios de vidrio de laboratorio, un quemador, básculas y otros equipos. Como resultado, el usuario tiene a su disposición un laboratorio bien equipado con capacidades de experimentación muy limitadas.

Como aquí no hay tareas específicas, los experimentos se llevan a cabo de la manera que sea necesaria e interesante para el usuario. Sólo queda seleccionar las sustancias necesarias, construir un equipo experimental utilizando el equipo virtual propuesto e iniciar la reacción. Es muy conveniente que la sustancia resultante se pueda agregar a la colección de reactivos para su uso en experimentos posteriores.

En general, resultó ser un recurso interesante y útil, caracterizado por una alta flexibilidad de uso. Si tenemos en cuenta la presencia de una traducción rusa casi completa del programa, entonces IrYdium Chemistry Lab puede convertirse en una herramienta muy útil para dominar los conocimientos químicos básicos.

Laboratorio de Química IrYdium
Calificación: 5
Lenguaje de interfaz: ruso Inglés
Desarrollador: El colectivo químico
Sitio web: www.chemcollective.org/vlab/vlab.php

“Laboratorio virtual” Teachmen.ru

Este es el segundo proyecto ruso de nuestra revisión. Este recurso se especializa en fenómenos físicos. El alcance de los laboratorios virtuales no se limita únicamente al currículo escolar. Las experiencias en línea que ofrecen, desarrolladas por especialistas de la Universidad Estatal de Chelyabinsk, son adecuadas no sólo para escolares sino también para estudiantes. Desde un punto de vista técnico, este recurso es una combinación de Flash y Java, por lo que deberá buscar actualizaciones en la máquina virtual Java de su computadora con anticipación.

Las tareas del proyecto “Laboratorio Virtual” son diferentes
mayor dificultad

El diseño de los laboratorios aquí es esquemático y estricto. Parece como si aparecieran unas peculiares imágenes animadas sacadas de un libro de texto. Esto se ve subrayado por la disponibilidad de materiales destinados a acompañar las sesiones de formación. El énfasis principal en tales experimentos está en realizar tareas específicas y probar el conocimiento del usuario.

El catálogo de proyectos incluye una docena de secciones temáticas principales, desde mecánica hasta física atómica y nuclear. Cada uno de ellos contiene hasta diez laboratorios virtuales interactivos correspondientes. También se ofrecen apuntes de conferencias ilustradas, algunas con sus propios experimentos virtuales.

El entorno de trabajo del experimentador se reproduce aquí con bastante detalle. Los dispositivos se demuestran en forma de diagramas, se propone construir gráficos y seleccionar respuestas entre las opciones disponibles. Los experimentos en el “Laboratorio Virtual” son más complejos que en VirtuLab. La colección de recursos incluye experimentos en física atómica y nuclear, física láser, así como un "constructor de átomos" que ofrece ensamblar un átomo a partir de varias partículas elementales. Se están realizando experimentos para encontrar y neutralizar una fuente de radiación y estudiar las propiedades de los láseres. Además, también existen laboratorios “mecánicos” dirigidos principalmente a escolares.

Laboratorios en línea en

Además de los grandes recursos con docenas y cientos de sitios experimentales virtuales en Internet, hay muchos sitios pequeños que ofrecen una serie de experimentos interesantes sobre un tema específico, generalmente limitado.

Un buen punto de partida a la hora de buscar pequeños virtuales.
laboratorioscapaz de convertirse en un proyecto Online Labs en

En tal situación, para encontrar las demostraciones necesarias, sin duda serán útiles proyectos de catálogos que recopilen y sistematicen enlaces a dichos sitios. El directorio Online Labs (onlinelabs.in) puede ser un buen punto de partida. Este recurso recopila y sistematiza enlaces a proyectos que ofrecen experimentos y laboratorios en línea de libre acceso en diversas ramas de la ciencia. Para cada ciencia hay una sección correspondiente. Las áreas de interés del proyecto son principalmente la física, la química y la biología. Estas secciones son las más grandes y mejor actualizadas. Además, poco a poco se van completando las dedicadas a anatomía, astronomía, geología y matemáticas. Cada sección contiene enlaces a recursos relevantes de Internet con un breve resumen en inglés que describe el propósito de un laboratorio en particular.

“Laboratorio virtual” Teachmen.ru
Calificación: 3
Idioma: ruso
Desarrollador: Universidad Estatal de Cheliábinsk
Sitio web:

La educación global y el proceso científico han estado cambiando muy claramente en los últimos años, pero por alguna razón hablan menos de innovaciones revolucionarias y las oportunidades que abren, y más de escándalos de exámenes locales. Mientras tanto, la esencia del proceso educativo se refleja maravillosamente en el proverbio inglés "Puedes llevar un caballo al agua, pero no puedes obligarlo a beber".

La educación moderna vive esencialmente una doble vida. En su vida oficial hay programa, reglamentos, exámenes, una batalla “sin sentido y despiadada” sobre la composición de las materias del curso escolar, el vector del cargo oficial y la calidad de la educación. Y en su vida real, por regla general, se concentra todo lo que representa la educación moderna: digitalización, eLearning, Mobile Learning, capacitación a través de Coursera, UoPeople y otras instituciones en línea, seminarios web, laboratorios virtuales, etc. del paradigma educativo global generalmente aceptado, pero a nivel local la digitalización de la educación y el trabajo de investigación ya está ocurriendo.

La formación MOOC (Massive Open Online Courses, conferencias masivas de fuentes abiertas) es excelente para transferir ideas, fórmulas y otros conocimientos teóricos en lecciones y conferencias. Pero para dominar plenamente muchas disciplinas también se necesita formación práctica: el aprendizaje digital "sintió" esta necesidad evolutiva y creó una nueva "forma de vida". laboratorios virtuales, propio para la educación escolar y universitaria.

Problema conocido del eLearning: se imparten principalmente materias teóricas. Quizás la próxima etapa en el desarrollo de la educación en línea sea cubrir áreas prácticas. Y esto sucederá en dos direcciones: la primera es la delegación contractual de la práctica a universidades físicamente existentes (en el caso de la medicina, por ejemplo), y la segunda es el desarrollo de laboratorios virtuales en diferentes idiomas.

¿Por qué necesitamos laboratorios virtuales o virtuallabs?

• Prepararse para el trabajo real de laboratorio.
• Para las clases escolares, si no se dispone de las condiciones, materiales, reactivos y equipos adecuados.
• Para aprendizaje a distancia.
• Para el estudio independiente de disciplinas como adulto o junto con niños, ya que muchos adultos, por una razón u otra, sienten la necesidad de “recordar” lo que nunca aprendieron ni entendieron en la escuela.
• Para trabajos científicos.
• Para una educación superior con un importante componente práctico.

Tipos de laboratorios virtuales. Los laboratorios virtuales pueden ser bidimensionales o 3D; el más sencillo para alumnos de primaria y el complejo, práctico para alumnos, alumnos y profesores de secundaria y preparatoria. Sus propios laboratorios virtuales están desarrollados para diferentes disciplinas. La mayoría de las veces se trata de física y química, pero también las hay bastante originales, por ejemplo, el laboratorio virtual para ecologistas.

Las universidades especialmente serias tienen sus propios laboratorios virtuales, por ejemplo, la Universidad Aeroespacial Estatal de Samara que lleva el nombre del académico S.P. Korolev y el Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia de Berlín (MPIWG). Recordemos que Max Planck es un físico teórico alemán, fundador de la física cuántica. El laboratorio virtual del instituto cuenta incluso con un sitio web oficial. Puedes ver la presentación en este enlace El Laboratorio Virtual: Herramientas para la Investigación sobre la Historia de la Experimentalización. El laboratorio en línea es una plataforma donde los historiadores publican y discuten sus investigaciones sobre el tema de la experimentación en diversos campos de la ciencia (desde la física hasta la medicina), el arte, la arquitectura, los medios y la tecnología. También contiene ilustraciones y textos sobre diversos aspectos de las actividades experimentales: instrumentos, avances de experimentos, películas, fotografías de científicos, etc. Los estudiantes pueden crear su propia cuenta en este laboratorio virtual y agregar trabajos científicos para su discusión.

Laboratorio Virtual del Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia

portal virtulab

Desafortunadamente, la elección de laboratorios virtuales en ruso aún es pequeña, pero es cuestión de tiempo. La difusión del eLearning entre alumnos y estudiantes, la penetración masiva de la digitalización en las instituciones educativas crearán de una forma u otra demanda, y luego comenzarán a desarrollarse masivamente hermosos laboratorios virtuales modernos en diversas disciplinas. Afortunadamente, ya existe un portal especializado bastante desarrollado dedicado a los laboratorios virtuales: Virtulab.Net. Ofrece soluciones bastante interesantes y cubre cuatro disciplinas: física, química, biología y ecología.

Laboratorio virtual 3D para física Virtulab .Net

Práctica virtual de ingeniería.

Virtulab.Net aún no incluye la ingeniería entre sus especializaciones, pero informa que los laboratorios virtuales de física alojados allí también pueden ser útiles en la educación de ingeniería a distancia. Después de todo, por ejemplo, para construir modelos matemáticos, es necesario un conocimiento profundo de la naturaleza física de los objetos modelados. En general, los laboratorios virtuales de ingeniería tienen un enorme potencial. La educación en ingeniería está en gran medida orientada a la práctica, pero estos laboratorios virtuales todavía rara vez se utilizan en las universidades debido a que el mercado de la educación digital en el campo de la ingeniería está subdesarrollado.

Complejos educativos orientados a problemas del sistema CADIS (SSAU). Para reforzar la formación de especialistas técnicos, la Universidad Aeroespacial de Samara que lleva el nombre de Korolev ha desarrollado su propio laboratorio virtual de ingeniería. El Centro de Nuevas Tecnologías de la Información (CNIT) de la SSAU ha creado “Complejos educativos orientados a problemas del sistema CADIS”. La abreviatura CADIS significa "sistema de complejos de herramientas didácticas automatizadas". Se trata de aulas especiales donde se realizan talleres de laboratorio virtual sobre resistencia de materiales, mecánica estructural, métodos de optimización y modelado geométrico, diseño de aeronaves, ciencia de materiales y tratamiento térmico y otras disciplinas técnicas. Algunos de estos talleres están disponibles gratuitamente en el servidor del Instituto Central de Investigaciones Científicas de SSAU. Las aulas virtuales contienen descripciones de objetos técnicos con fotografías, diagramas, enlaces, dibujos, vídeo, audio y animaciones flash con lupa para examinar los pequeños detalles de una unidad virtual. También existe la posibilidad de autocontrol y formación. Así son los complejos del sistema virtual CADIS:

• Viga: un complejo para analizar y construir diagramas de vigas en el curso de resistencia de materiales (ingeniería mecánica, construcción).
• Estructura: un complejo de métodos para diseñar circuitos de potencia de estructuras mecánicas (ingeniería mecánica, construcción).
• Optimización: un complejo sobre métodos matemáticos de optimización (cursos de CAD en ingeniería mecánica, construcción).
• Spline es un complejo sobre métodos de interpolación y aproximación en modelado geométrico (cursos CAD).
• Viga en I: un complejo para estudiar los patrones de trabajo de fuerza de estructuras de paredes delgadas (ingeniería mecánica, construcción).

• Químico: un conjunto de complejos de química (para escuelas secundarias, liceos especializados, cursos preparatorios para universidades).
• Orgánico: complejos en química orgánica (para universidades).
• Polímero: complejos sobre la química de compuestos de alto peso molecular (para universidades).
• Constructor de Moléculas - programa simulador “Constructor de moléculas”.
• Matemáticas: un complejo de matemáticas elementales (para solicitantes universitarios).
• La educación física es un complejo de apoyo a los cursos teóricos de educación física.
• Metalúrgico: un complejo de metalurgia y tratamiento térmico (para universidades y escuelas técnicas).
• Zubrol: un complejo sobre teoría de mecanismos y partes de máquinas (para universidades y escuelas técnicas).

Instrumentos virtuales en Zapisnyh.Narod.Ru. En la enseñanza de la ingeniería será muy útil el sitio web Zapisnyh.Narod.Ru, donde se pueden descargar instrumentos virtuales en una tarjeta de sonido de forma gratuita, lo que abre amplias posibilidades para la creación de equipos. Sin duda serán de interés para los profesores y útiles en conferencias, trabajos científicos y talleres de laboratorio en disciplinas naturales y técnicas. La gama de instrumentos virtuales publicados en el sitio es impresionante:

• generador combinado de baja frecuencia;
• generador bifásico de baja frecuencia;
• registrador de osciloscopio;
• osciloscopio;
• medidor de frecuencia;
• Caracterógrafo AC;
• tecnógrafo;
• medidor de electricidad;
• medidor R, C, L;
• electrocardiógrafo domiciliario;
• estimador de capacitancia y ESR;
• sistemas cromatográficos KhromProtsessor-7-7M-8;
• Dispositivo para comprobar y diagnosticar averías en relojes de cuarzo, etc.

Uno de los instrumentos virtuales de ingeniería del sitio Zapisnyh.Narod.Ru

Laboratorios virtuales de física

Laboratorio virtual ecológico en Virtulab .Net. El laboratorio medioambiental del portal aborda tanto cuestiones generales del desarrollo de la Tierra como leyes individuales.