Виртуальные лаборатории и технические симуляторы
На данном веб-сайте представлены программные средства мультимедийного обучения на основе современных технологий компьютерной графики и имитационно-численного моделирования.
Основное назначение программных продуктов: имитационное выполнение лабораторных работ, моделирование физических процессов, наглядная демонстрация принципов работы устройств, отработка навыков управления различным оборудованием.
РЕАЛИСТИЧНОСТЬ ВИЗУАЛЬНОГО РЯДА
Реалистичная графическая визуализация объекта исследования в реальном времени по средствам современной игровой 3D-графики. К графической составляющей программных продуктов предъявляются особые требования, соответствующие мировому уровню развития технологии компьютерной графики. Прототипы применяемых трехмерных моделей разрабатываются в детальном соответствии с реальным оборудованием, а для динамической прорисовки объектов виртуального трехмерного пространства используется шейдерная технология, что позволяет добиваться высокого качества изображения в отношении прорисовки фактуры материалов, динамического освещения и построения теней.
ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ ИНТЕРАКТИВНОСТИ
Вопросу взаимодействия пользователя с элементами виртуального трехмерного окружения уделяется особое внимание. Поскольку основной задачей программных продуктов является интенсивное влияние на развитие когнитивной функции пользователя в отношении конкретного предмета исследования, то необходимо максимально снизить уровень абстракции предлагаемого учебного контента, а, следовательно, увеличить степень свободы действий пользователя в трехмерном виртуальном пространстве.
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ
В задачи обучающего программного обеспечения входит развитие творческого мышления и профессиональных способностей обучаемых, умения решать вопросы прикладного характера, делать самостоятельные выводы, в виду чего виртуальные лабораторные комплексы и симуляторы должны полностью соответствовать реальному учебному процессу. Приступая к выполнению лабораторного эксперимента, обучаемый должен знать методику исследования и хорошо представлять ход работы, последовательность действий и расчетов. В реальном учебном процессе данную информативную функцию выполняют учебные пособия и брошюры с методическими указаниями. Программные продукты полностью имитируют реальные лаборатории, а методики экспериментов являются неотъемлемой составляющей программных комплексов.
МУЛЬТИПЛАТФОРМЕННОСТЬ
Представленные программные решения беспрестанно обновляются в унисон с развитием веб-технологий. Одной из приоритетных задач является создание информационно-емкого электронного образовательного ресурса – виртуального лабораторного практикума в составе системы дистанционного обучения. Поддержка различных платформ (Windows, MacOS, Linux, Android, iOS, HTML5) способствует более эффективной интеграции программных решений в различные образовательные системы и среды, что позволяет более гибко использовать виртуальные лаборатории в учебном процессе.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ РЕШЕНИЙ:
- лабораторные занятия студентов в компьютерных классах;
- демонстрационное сопровождение лекций, учебных пособий и практикумов;
- дистанционное обучение;
- системы повышения квалификации персонала;
- научные исследования с применением компьютерного моделирования.
ОБЩИЕ АСПЕКТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ:
- возможность пронаблюдать процессы, трудноразличимые в реальных условиях без применения дополнительной техники, например, из-за малых размеров наблюдаемых частиц;
- возможность моделирования процессов, протекание которых принципиально невозможно в лабораторных условиях;
- 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 – немаловажный плюс использования виртуальных лабораторий в случаях, где идет работа, например, с высокими напряжениями или химическими веществами.
Наглядное сравнение различных техник обучения, в том числе имитации реальной деятельности, дает «Конус обучения» профессора государственного университета штата Огайо – Эдгара Дейла (1900-1985):
