Віртуальні симулятори

Методики організації лабораторних і практичних робіт

---

1. Експерименти в домашніх умовах

В умовах дистанційного навчання вимушений досвід викладачів проводити експериментальні роботи з недостатнім рівнем матеріально-технічного забезпечення кабінетів несподівано став перевагою: викладачі проводять досліди „з нічого” у домашніх умовах, так само як раніше проводили їх у кабінетах.

Необхідне лише якісне інструктування та попереднє надання здобувачам освіти вичерпного переліку обладнання, що знадобиться для досліду. Інструкції можуть бути текстовими, з посиланням на аналогічні досліди чи у формі відео, відзнятого викладачем.

Для проведення роботи учневі залишиться поставити дослід з іншими кількісними показниками, провести відповідні розрахунки і зробити висновки. Щоб переконатися, що всі здобувачі освіти виконували завдання самостійно, попросіть їх надіслати фото- чи відеозвіт.

Приклад: лабораторна робота з вимірювання довжини світлової хвилі в 11-му класі.

У навчальній лабораторії для цього досліду необхідно мати дифракційну ґратку та спеціальний прилад з визначення довжини світлової хвилі. А в домашніх умовах дифракційну ґратку можна з легкістю замінити СD-диском. Додайте сюди направлене джерело світла (наприклад, лазери зеленого та червоного кольорів і поліхромний ліхтарик), звичайний білий аркуш паперу та лінійку.

Якщо направити на диск почергово зелений, червоний лазер і ліхтарик, отримаємо різні дифракційні картини — чергування яскравих світлових плям (максимумів). Оскільки крок між доріжками ≈1,5 мкм, за відстанями від диска до екрана та між максимумами різних порядків визначимо довжину світлової хвилі λ для кожного з джерел. А потім залишиться порівняти ці значення з табличними для заданого кольору хвилі.

2. Використання датчиків смартфона

Перевага використання смартфона для дослідів у дистанційних умовах полягає в тому, що цей пристрій є практично в кожного здобувача освіти. Наразі це один  з основних ґаджетів, які забезпечують учням доступ до дистанційного навчання. А ще він з легкістю може виконувати функції вимірювальної мінілабораторії — залежно від моделі смартфони мають вбудовані датчики, що зможуть замінити компас, барометр, датчик серцебиття, GPS-датчик, генератор звуку, гіроскоп, датчик освітленості та ін.

Для активації всіх вимірювальних функцій порадьте здобувачам освіти встановити на смартфон застосунок „Науковий журнал Google”. Ця нескладна для викладача й учнів програма дасть змогу вимірювати доступні величини, зберігати дані в пам’яті смартфона, створювати тригери до експериментів і графічно представляти дані.

3. Відеолабораторія

Не маєте належних умов та обладнання для проведення лабораторних робіт удома? Запропонуйте здобувачам освіти відеодосліди, попередньо відзняті  в лабораторних умовах.

Можна знайти приклади вже готових дослідів на тематичних українських та іноземних YouTube-каналах.

А можна, як варіант, відзняти досліди та адаптувати їх до власної методики викладання чи до рівня підготовки учнів. Такі досліди можна знімати самостійно в лабораторії ЗП(ПТ)О або використовувати відеоматеріали колег з інших закладів.

Корисна порада: готуйте універсальні відео зі зрозумілим для здобувачів освіти ходом проведення експериментів. А вже потім давайте різним групам учнів індивідуальні параметри вимірювань — так ви зможете переконатися, що аналітична частина роботи буде виконана самостійно.

4. Віртуальні симулятори

Для виконання деяких дистанційних лабораторних робіт простого перегляду відеоконтенту буде замало — вони потребують безпосередньо практичної діяльності та не дають змоги провести дослід у домашніх умовах.

Приклад: лабораторні роботи з розділу „Електродинаміка” (11-й клас). У такому випадку чудовою альтернативою стане використання віртуальних симуляторів.

Корисні посилання:

1. https://phet.colorado.edu/uk/  безкоштовні онлайн симуляції; інтерфейс українською мовою та дозволяє самостійно складати й проводити експерименти за допомогою віртуальних приладів та компонентів, характеристики яких визначає користувач. За допомогою цього застосунку можна віртуально провести фактично всі демонстраційні та лабораторні роботи зі шкільного курсу. Користування сторінкою буде корисним також і під час очного навчання — на сайті можна попередньо моделювати параметри експерименту, а, впевнившись, що жоден прилад не постраждає від некоректного використання, тоді вже ставити реальний дослід.
2. https://www.youtube.com/channel/UC3bUuiM_kIHKF-VC48efU9w ;
3. http://interactive.ranok.com.ua/ 
4. https://probapera.org/avtor/6/3791/dystantsijne-navchannya.html
5. https://probapera.org/publication/13/53540/vyznachennya-poverhnevoho-natyahu.html)
6. https://www.tinkercad.com/ (онлайн-застосунок, який дозволяє проєктувати 3D-об’єкти, досліджувати закони електродинаміки, впроваджувати дистанційну STEM-освіту на базі значної кількості віртуальних елементів Arduino).
7. https://goo.gl/YkehU4 (збірник віртуальних лабораторних робіт. Російськомовний сайт з великою базою структурованих віртуальних експериментів з хімії, біології, фізики та екології).
8. https://www.myphysicslab.com/ (фізичне моделювання та симуляції з фізики, анімуються в режимі реального часу, і є можливість взаємодіяти, змінюючи параметри. Зручний інтерфейс та можливість керування процесом. Але дослідів мало).
9. https://stemua.science/ (центр реальних і віртуальних навчальних досліджень).

5. Цифрові лабораторії

Принципово нові можливості для проведення дистанційних дослідів надає оснащення навчальних лабораторій сучасними цифровими вимірювальними комплексами.

Безумовна перевага цифрового вимірювального комплексу — можливість фіксації й зберігання ходу експериментів у цифровому форматі, відображення й обробка даних на будь-якому смартфоні, планшеті, ноутбуку, інтерактивному дисплеї.

Для того щоб дослід вдався, заздалегідь продумайте хід роботи й підготуйте обладнання, яке може знадобитися для її виконання.

Продемонструвати дослід можна онлайн, коментуючи свої дії. Фокусуйте увагу здобувачів освіти на перебігу дослідження, виявленні та перевірці взаємозв’язків і закономірностей замість конкретних значень величин.

Є ще один спосіб, значно цікавіший для учнів: перетворіть лабораторну роботу на проблемну ситуацію та запропонуйте здобувачам освіти висунути гіпотезу й різні практичні способи її перевірки. Далі потрібно провести загальне обговорення, і під час трансляції досліду з лабораторії викладач діятиме за спільно виробленим алгоритмом.

Звісно, дистанційне навчання не може замінити учням повноцінні практичні роботи й досліди для безпосереднього пізнання світу. Але проводити лабораторні й практичні досліди дистанційно значно легше, якщо повною мірою використовувати потенціал інноваційного обладнання та віртуальних можливостей.

Для того щоб дослід вдався, заздалегідь продумайте хід роботи й підготуйте обладнання, яке може знадобитися для її виконання.

Продемонструвати дослід можна онлайн, коментуючи свої дії. Фокусуйте увагу здобувачів освіти на перебігу дослідження, виявленні та перевірці взаємозв’язків і закономірностей замість конкретних значень величин.

Додаткові віртуальні симулятори (Фізика. Хімія)

1. https://phet.colorado.edu/uk/  безкоштовні онлайн симуляції; інтерфейс українською мовою та дозволяє самостійно складати й проводити експерименти за допомогою віртуальних приладів та компонентів, характеристики яких визначає користувач. За допомогою цього застосунку можна віртуально провести фактично всі демонстраційні та лабораторні роботи зі шкільного курсу. Користування сторінкою буде корисним також і під час очного навчання — на сайті можна попередньо моделювати параметри експерименту, а, впевнившись, що жоден прилад не постраждає від некоректного використання, тоді вже ставити реальний дослід.
2. https://www.youtube.com/channel/UC3bUuiM_kIHKF-VC48efU9w ;
3. http://interactive.ranok.com.ua/ 
4. https://probapera.org/avtor/6/3791/dystantsijne-navchannya.html
5. https://probapera.org/publication/13/53540/vyznachennya-poverhnevoho-natyahu.html)
6. https://www.tinkercad.com/ (онлайн-застосунок, який дозволяє проєктувати 3D-об’єкти, досліджувати закони електродинаміки, впроваджувати дистанційну STEM-освіту на базі значної кількості віртуальних елементів Arduino).
7. https://goo.gl/YkehU4 (збірник віртуальних лабораторних робіт. Російськомовний сайт з великою базою структурованих віртуальних експериментів з хімії, біології, фізики та екології).
8. https://www.myphysicslab.com/ (фізичне моделювання та симуляції з фізики, анімуються в режимі реального часу, і є можливість взаємодіяти, змінюючи параметри. Зручний інтерфейс та можливість керування процесом. Але дослідів мало).
9. https://stemua.science/ (центр реальних і віртуальних навчальних досліджень).
10. PhET: Безкоштовні онлайнові моделі з фізики, хімії, біології, математики та природознавства (colorado.edu)
11. Анімація/моделювання з фізики (vascak.cz)
12. https://www.youtube.com/watch?v=maNLxowuUlo
13. https://chemcollective.org/sims — застосунок-симулятор хімічної лабораторії, що дає змогу ставити деякі досліди з неорганічної хімії.