Презентация по биологии "Организация виртуальных лабораторных практикумов как средство повышения самоподготовки к ГИА"

Интерактивные технологии обучения - это такая организация процесса обучения, в котором невозможно неучастие ученика в коллективном, взаимодополняющим, основанным на взаимодействии всех его участников процесса обучающего познания.

Что такое «виртуальная лаборатория»?

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:

 · лабораторная установка с удаленным доступом – назовем такие комплексные дистанционные лаборатории

· программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты – виртуальные лаборатории (в узком смысле)

В чём состоят преимущества виртуальных лабораторий перед реальными ?

Согласно упомянутому выше источнику , основными преимуществами виртуальных лабораторий являются:

· 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.

· 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.

Организация виртуальных лабораторных практикумов как средство повышения самоподготовки к ГИА по биологии

автор: Бобровская Е.В., учитель биологии, МБОУ «Лицей «Эрудит» г.Рубцовска, Алтайского края

Интерактивные технологии обучения - это такая организация процесса обучения, в котором невозможно неучастие ученика в коллективном, взаимодополняющим, основанным на взаимодействии всех его участников процесса обучающего познания.

Что такое «виртуальная лаборатория»?

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:

 лабораторная установка с удаленным доступом – назовем такие комплексные дистанционные лаборатории

 программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты – виртуальные лаборатории (в узком смысле)

В чём состоят преимущества виртуальных лабораторий перед реальными ?

Согласно упомянутому выше источнику , основными преимуществами виртуальных лабораторий являются:

 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.

 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

• 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.

 Безопасность. Безопасность является немаловажным плюсом использования виртуальных лабораторий в случаях, где идет работа, например, с высокими напряжениями или химическими веществами.

 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.



• 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.

 И, наконец, отдельное и важное преимущество заключается в возможности использования виртуальной лаборатории в дистанционном обучении , когда в принципе отсутствует возможность работы в лабораториях школ.

Виртуальные лаборатории можно условно разделить по следующим признакам:

1. По способу доставки образовательного контента:

– на компакт-дисках;

– размещаемые в Интернет.

2. По используемому лабораторному оборудованию:

– на базе имитационных математических моделей; – на базе реального лабораторного оборудования; – на базе промышленных объектов.

3. По способам визуализации

– двухмерная или трехмерная графика; – анимация;

– видео .

Использование виртуальных лабораторий на уроках биологии

Использование виртуальных практикумов и лабораторий ставит перед учителем ряд непростых задач:

• Во-первых, очевидно, что в большинстве виртуальных лабораторных работ отрабатываются не те умения и навыки, что в реальных работах; учитель вынужден оценить разницу и ее как-то компенсировать.
• Во-вторых, учителю придется (если модель достаточно сложная и действительно интерактивная) потратить немало времени на изучение модели и правил работы с ней.
• В-третьих, необходима детальная регламентация деятельностей учеников, иначе очень хорошая интерактивная модель уходит в песок без четко, подробно и пошагово прописанного задания по работе с ней.

Использование виртуальных лабораторий на уроках биологии

• Как и в реальной лабораторной работе, в виртуальной необходимо учить навыкам исследования:

• - выдвижению гипотез и их проверке, - стандартизации условий,
• - четкому фиксированию условий и результатов экспериментов (сначала в заготовленных учителем таблицах, печатных или электронных),
• - выбирать критерии, формат представления результатов, а затем и планировать, наконец, самостоятельную исследовательскую работу.
• Важным является отдельно развиваемое умение из арсенала критического мышления указывать границы (область, условия) применимости научных моделей, включая изучение того, какие аспекты реального явления компьютерная модель воспроизводит удачно, а какие оказываются за гранью моделируемого.

Использование виртуальных лабораторий на уроках биологии

• Классификация форм урочного использования виртуальных лабораторных работ:
• – демонстрационное ( перед реальной работой) использование:
• показать фронтально, с большого экрана или через мультимедийный проектор, последовательность действий реальной работы;
• – обобщающее ( после реальной работы) использование:
• - во фронтальном (демонстрация, уточнение вопросов, формулирование выводов и закрепление рассмотренного) или индивидуальном (математическая сторона экспериментов, анализ графиков и цифровых значений, изучение модели как способа отражения и представления реальности) режимах;
• – экспериментальное ( вместо реальной работы) использование:
• индивидуальное (в малых группах) выполнение заданий в виртуальной лаборатории без выполнения реальной работы, компьютерный эксперимент.

http://www.hhmi.org/biointeractive/creating-phylogenetic-trees-dna-sequences

http://virtkab14.edusite.ru/DswMedia/lr1okamenelosti.docx

http://virtkab14.edusite.ru/DswMedia/lr2.docx

http://virtkab14.edusite.ru/DswMedia/lr3.docx

http://biolicey2vrn.ucoz.ru/index/isparenie_vody_listjami/0-361

Определение группы крови человека

http://www.modernbiology.ru/anatlab.htm

Компания Google презентовала свою новую разработку под названием Google Body Browser, с помощью которой возможно рассматривать тело человека через несколько "слоёв", постепенно переходя от кожи к мускулам, костям и отдельным внутренним органам. Предусмотрена возможность изучать тело на разных "уровнях": нервную и кровеносную системы, скелет, внутренние органы, мускулатуру, при этом осмотр можно осуществлять с разных углов зрения. Новая программа позволяет изучать анатомию человека через 3D-графику. Кроме того, Google Body Browser включает специальную панель поиска, которая способна определять местонахождение заданного органа. The Body Browser требует особого программного обеспечения, а именно - браузера самой Google: Chrome WebGL. http://bodybrowser.googlelabs.com

П.Р.Распознавание на таблицах органов и систем органов

http://www.zygotebody.com/#nav=3.93,84.5,250

http://4pda.ru/forum/index.php?showtopic=591850

Виртуальная экскурсия «Развитие жизни на Земле»

http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/913f77d1-5efe-4fd7-8326-691771db2927/

http://star.mit.edu/genetics/index.html

Определитель растений on-line  Открытый атлас сосудистых растений России и сопредельных стран

http://www.plantarium.ru/

http://happyflora.ru/opred.php

http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/23f0d487-f462-4575-887b-1f731c55a849/

  Цифровой атлас-определитель растений средней полосы России

http://biolicey2vrn.ucoz.ru/index/stroenie_odnokletochnykh_zhivotnykh/0-425

http://onlinevsem.ru/poleznye-servisy/uznat-porodu-sobaki-sobachij-fotorobot-onlajn.htm

http://coleop123.narod.ru/opred.html

Виртуальная лаборатория

http://www.virtulab.net/

Мультимедийное приложение

Виртуальные приборы на Zapisnyh.Narod.Ru . Очень полезным в инженерном образовании будет сайт Zapisnyh.Narod.Ru , где можно условно бесплатно скачать виртуальные приборы на Sound Card, открывающие широкие возможности для создания техники. Они наверняка заинтересуют преподавателей и пригодятся на лекциях, в научной работе и в лабораторных практикумах по естественным и техническим дисциплинам. Спектр виртуальных приборов, выложенных на сайте, впечатляющий:

• комбинированный генератор НЧ;
• двухфазный генератор НЧ;
• осциллограф-регистратор;
• осциллограф;
• частотомер;
• АЧ характериограф;
• технограф;
• электросчетчик;
• измеритель R, C, L;
• домашний электрокардиограф;
• прибор для оценки емкости и ESR;
• хроматографические системы ХромПроцессор-7-7М-8;
• прибор для поверки и диагностики неисправностей кварцевых часов и др.

http://zapisnyh.narod.ru/virt.htm

Виртулаб-игра Citizen Science.  Обучающая экологическая игра  Citizen Science , по сути является виртулабом экологического направления. Игра была разработана при поддержке американского Национального научного фонда (National Science Foundation) и смысл ее в том, что игрокам нужно очищать загрязненное озеро, собирая информацию и принимая научно обоснованные решения. В процессе игры учащиеся моделируют работу эколога с конкретным эко-объектом: берут пробы воды, анализируют и аргументируют показатели, демонстрируя знания, а далее определяют свои действия и смотрят, есть ли положительные результаты.

https://www.filamentgames.com/plex-life-science

Голоса птиц

http://www.topguns.ru/birds

http://www.biokan.ru/index/lab/0-116

Информационные источники

• Белкин, A.C. Ситуация успеха. Как ее создать Текст.: кн. для учителя / A.C. Белкин. М.: Просвещение, 1991. - 176 с.
• Белова, Е. Мотивация учения: традиционные ценности и современные ориентиры Текст. / Е. Белова // Директор школы. 2006. - № 1. - С. 37-41.
• Воронина, Г.А. Естественнонаучное образование в профильных классах. 10-11 классы: Текст.: метод, пособие / Г. А. Воронина. М.: Вентана-Граф, 2006 - 47 с.
• Двуличанская Н. Н. Интерактивные методы обучения как средство формирования ключевых компетенций // Наука и образование: электронное научно-техническое издание, 2011 http://technomag.edu.ru/doc/172651
• Еделева, Е.И. Интерактивные техники групповой работы / Е.И.Еделева // Школьный психолог. – 2004. – № 15
• Косолапова М.А. Технологические подходы в организации профессиональной подготовки к педагогической деятельности в высшей школе /Косолапова М.А.; Томский гос. пед. ун-т. – Томск, 2007. – 177 с. – Библиогр. : с. 104 – 110. Деп. В ИНИОН РАН № 60426
• Кононец А.Н. Педагогическое моделирование: новые вопросы/ А. Н. Кононец //Инновационные подходы к организации образовательного процесса в современном техническом вузе: сб. метод. тр./ под ред. Л. П. Лазаревой ; ДВГУПС. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - С. 22-31.
• Пидкасистый, П.И. Технология игры в обучении и развитии Текст. / П.И. Пидкасистый, Ж.С. Хайдаров. М.: Педагогика, 1989. - 268 с.
• Пименов, А.Ю. Учитель и ученик в роли деловых партнеров Текст. / А.Ю. Пименов // Директор школы. 1997. - № 6. - С. 25-29.
• Педагогические технологии Текст.: учеб. пособие / Т.П. Сальникова. М.: Сфера, 2005. - 125 с.
• Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat  http://www.dissercat.com/content/interaktivnye-metody-obucheniya-kak-faktor-samorealizatsii-starsheklassnikov-v-uchebnoi-deya#ixzz3BID5Nwd8

• А.В. Трухин. «Об использовании виртуальных лабораторий в образовании» // Открытое и дистанционное образование. – 2002. – № 4 (8)
• http://zillion.net/ru/blog/247/virtual-nyie-laboratorii-dlia-distantsionnogho-obuchieniia-vuzov-i-shkol
• http://www.virtulab.net/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=42&Itemid=103
• http://studymooc.org/about-mooc/dve-modeli-mooc-obrazovaniya/
• http://www.skolkovo.ru/public/media/documents/research/sedec/SKOLKOVO_SEDeC_RusOnline.pdf
• http://zapisnyh.narod.ru/virt.htm
• http://www.biokan.ru/index/lab/0-116
• http://www.topguns.ru/birds
• https://www.filamentgames.com/plex-life-science
• http://zapisnyh.narod.ru/virt.htm
• http://www.virtulab.net/
• http://virtkab14.edusite.ru/DswMedia/lr1okamenelosti.docx
• http://biolicey2vrn.ucoz.ru/index/isparenie_vody_listjami/0-361