Интерактивные лабораторные работы

Интерактивная лабораторная работа — представляет собой один из прогрессивно развивающихся видов проведения лабораторных занятий, суть которого заключается в замене реального лабораторного исследования на математическое моделирование изучаемых физических процессов, но с элементами виртуального взаимодействия учащегося с лабораторным оборудованием [12−14]. В зависимости от используемой программной инструментальной среды можно создать хорошую иллюзию работы с реальными объектами.

В таком подходе есть положительный момент, позволяющий реализовать каждому обучаемому свои индивидуальные творческие способности. Находясь в виртуальной лаборатории, можно выбрать виртуальные приборы и оборудование, собрать на виртуальном стенде схему эксперимента по своему индивидуальному заданию, провести поисковое моделирование исследуемого физического процесса при различных заданных параметрах и ограничениях, обработать результаты исследования, не затрачивая усилий на рутинные расчеты и графические построения.

Оппоненты усматривают в нем тот недостаток, что реальный объект изучения и все лабораторное оборудование недоступно учащемуся в прямом физическом контакте. Следовательно, нарушается одна из основных образовательных функций лабораторного практикума — приобретение навыков самостоятельной практической работы с реальным оборудованием. Есть несколько возражений по этому вопросу: прямой физический контакт с объектом изучения важен преимущественно в тренажерах, где он объективно необходим для выработки координации движений при сложном ручном управлении (например, автомобиля). В большинстве других случаев прямой контакт практически ничего не дает в познании объекта. Изучаемые физические процессы (электрические, магнитные, тепловые гидродинамические и пр.), как правило, скрыты за внешней оболочкой объекта и недоступны для прямого восприятия через органы чувств человека, поэтому прямой контакт бесполезен (рисунок 8).

Рисунок 8. Виртуальная лабораторная работа по теплотехнике «Определение теплоемкости газа.

Пример: устройство центробежного пылевого вентилятора ВЦП-6 (интерактивная 3D модель, рисунок 9).

Рисунок 9. Устройство центробежного пылевого вентилятора ВЦП-6.

Пример: Программный комплекс Columbus 2007/ Columbus 10 «Сопротивление материалов. Виртуальные лабораторные работы» предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Сопротивление материалов» на ПЭВМ.

Программный комплекс Columbus 2007/ Columbus 10 «Сопротивление материалов. Виртуальные лабораторные работы» предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Сопротивление материалов» на ПЭВМ и позволяет провести следующие работы:

• 1. Растяжение металлического образца с построением диаграммы;
• 2. Сжатие металлического образца с построением диаграммы;
• 3. Определение модуля упругости и коэффициента Пуассона для стали;
• 4. Испытание деревянных образцов на сжатие;
• 5. Испытание валов на кручение с определением модуля упругости при сдвиге;
• 6. Испытание балки на изгиб;
• 7. Испытание балки на чистый изгиб;
• 8. Косой изгиб;
• 9. Внецентренное растяжение стального стержня;
• 10. Внецентренное сжатие;
• 11. Исследование продольно-поперечного изгиба стержня большой гибкости;
• 12. Исследование явления потери устойчивости при сжатии стержня;
• 13. Изучение способности материалов сопротивляться ударным нагрузкам;
• 14. Определение ударной вязкости материалов.

В комплект поставки входят комплексы Columbus 2007 и Columbus 10 beta (полнофункцианальная версия под Windows Vista), примерные методические указания к проведению лабораторных работ на ПЭВМ с приложением (лабораторная тетрадь), электронный ключ, все необходимые драйверы и программы, руководство по установке (в электронном виде, рисунок 10).

Лабораторная работа № 1. Растяжение.

Рисунок 10. Фрагменты лабораторной работы № 1.