ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АДАПТИРУЕМЫХ ВИРТУАЛЬНЫХ И ГИБРИДНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ В СИСТЕМЕ СРЕДНЕГО, ВЫСШЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Я. Чернер ycherner@atelearning.com Компания ATeL. LLC, США WEB-BASED VIRTUAL LABORATORIES FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY EDUCATION AND INSTRUCTOR TOOL FOR RAPIDLY CREATING AND ALTERING VIRTUAL EXPERIMENTS Yakov E. Cherner ATeL, LLC (Massachusetts, USA) Повышение доступности Интернета и значительное улучшение качества и пропускной способности телекоммуникационных каналов позволяет ввести в широкий оборот принципиально новые высоко эффективные обучающие технологии. К их числу принадлежат виртуальные и гибридные лаборатории, в том числе разработанные компанией ATeL, LLC (Mass, USA) в сотрудничестве с ведущими американскими колледжами и образовательными центрами. Содержание, компоновка и дизайн этих учебных материалов, а также предлагаемые методики обучения с их использованием базируются на результатах последних исследований психологов, ведущих педагогов и специалистов в области когнитивных наук о том, как учащиеся разного уровня и, прежде всего, взрослые учащиеся, используют образовательные компьютерные ресурсы и каким требованиям эти ресурсы должны удовлетворять, чтобы обеспечивать максимальную эффективность. Ядро виртуальных лабораторий (ВЛаб) составляют интерактивные симуляции, реалистично моделирующие устройство и работу оборудования и систем, встречаемых в повседневной жизни или на производстве. Фундаментальные принципы механики жидкости, теории теплоты, термодинамики, оптики, телекоммуникационных технологий изучаются в контексте работы бытовых приборов, автомобилей, систем отопления и теплоизоляции домов, мобильных телефонов, оптоволоконных устройств, медицинских приборов и даже игры в гольф. Каждая ВЛаб включает в себя расширяемую коллекцию онлайновых практических заданий (виртуальных экспериментов - ВЭ). В состав каждого ВЭ, кроме одной или нескольких моделирующих программ, входят описание эксперимента, пошаговые инструкции для выполнения работы, рабочая тетрадь учащегося и другие вспомогательные материалы. Кроме того, ВЛаб включают тестовые вопросы и задания, а также такие обучающие ресурсы как электронные учебники, описание моделей, справочники и т.п. Все ресурсы объединены таким образом, что дополняют друг друга и усиливают педагогический эффект. Для повышения мотивации и интереса у учащихся фундаментальные законы и принципы рассматриваются в контексте природных явлений, технологических процессы, работы различных промышленных и бытовых приборов, а также спортивных игр. Таким образом, учащиеся видят прикладное значение и применимость получаемых знаний в реальной жизни и в производственной деятельности. Рис 1. Виртуальная лаборатория “DISTILLATION: From Da Vinci’s Alembics to Modern Applications” В этой лаборатории рисунки и изобретения великого Леонардо Да Винчи используются в качестве контекста для стимулирования интереса учащихся и для введения в тематику химических процессов и технологий. Встроенные моделирующие программы позволяют учащимся, следуя по стопам гения, проследить его подход к усовершенствованию химического оборудования, перейти от набросков Леонардо к интерактивным трехмерным моделям средневековых дистилляторов, провести с ними эксперименты, а затем сравнить это с современным лабораторным оборудованием и выполнить множество химических экспериментов разного уровня, часть из которых не может быть осуществлена даже в хорошо оснащенных лабораториях. Открытая архитектура обеспечивает высокую адаптивность представляемых виртуальных лабораторий, а наличие простых инструментов для адаптации позволяет легко и эффективно интегрировать лаборатории с существующими компьютерными и традиционными курсами и определять глубину и подробность рассмотрения материала в зависимость от уровня студентов (от средней школы до университета) и конечных целей учебного процесса. Таким образом достигается высокая степень персонализации учебного материала, что существенно повышает эффективность образовательного процесса. На Рис. 2 приведены фрагменты виртуальной лаборатории «Датчики и их применение», которая помогает студентам через серию виртуальных экспериментов лучше понять физические принципы построения датчиков и преобразователей информации, а также их конструкцию и использование для автоматизации производственных процессов и экологического мониторинга. Рис 2. Виртуальная лаборатория “SENSORS: Fundamental Principles and Applications” Рассмотрение конструкций и принципов работы устройств, а также реальных процессов с различных точек зрения обеспечивает междисциплинарный подход к обучению и позволяет учащимся перейти от понимания отдельных изолированных процессов и эффектов к осознанию полной картины со всеми ее особенностями. Это способствует лучшему пониманию обучаемым причинно-следственных зависимостей и, следовательно, взаимосвязей между функционированием основных узлов и компонентов систем, а также возможных проблем и сбоев в работе оборудования. Виртуальные лаборатории могут объединяться с традиционными лабораториями и лабораториями удаленного доступа, образуя гибридные лаборатории. Все продукты компании ATeL полностью соответствуют стандартам SCORM и другим требованиям к онлайновым материалам.