Лабораторя STRATUM group

Виртуальная физика

• создание компьютерной активной среды по физике
• создание в компьютерном виде единой системы физических знаний и взаимосвязи физических явлений
• создание базы моделей физических явлений

Активная обучающая среда "Виртуальная физика". Представляет собой электронное учебное пособие по физике, не имеющее аналогов по степени интерактивности, выполненное по технологии активного модельного медиа. Для школ и вузов в системе традиционного, самостоятельного и дистанционного обучения.

Рис. Общий вид активной обучающей среды "Виртуальная физика"

Представляет собой базу моделей - знаний, охватывающую все основные разделы курса общей физики: механику, термодинамику, электромагнетизм, колебания и волны. Пособие содержит около 300 лабораторных работ, 40 конструкторов, более 100 заданий по конструированию, 400 страниц гипертекста (справочная и методическая информация), 2000 моделей физических объектов, явлений, эффектов и свойств, 500 двумерных и трехмерных модельно анимированных образов, 100 иллюстраций, 20 минут видео и звука, система из 400 проверочных заданий. Информация прошита 2000 гиперссылок. Опыт использования в школах и ВУЗах более 3 лет.

Рис. Структурная схема предмета "Физика"

Продукт предназначен для компьютерной поддержки школьной и вузовской программы. Предоставляет каждому учащемуся индивидуальный маршрут обучения и глубину использования. Обеспечивает свободу выбора методики обучения для учителя, активный тренинг и исследовательскую работу для учащихся.

Моделирующая среда позволяет решать широкий круг физических задач путем их визуального проектирования на основе моделей объектов, явлений, эффектов и свойств, содержащихся в тематических библиотеках (допускается их неограниченное пополнение самим пользователем), с последующим управлением моделями и наглядным представлением результатов расчета. Пособие выполнено в красочном стиле (TrueColor).

Рис. Пособие содержит видео демонстрации

• Содержит практикум, в основе которого лежит манипуляционное взаимодействие пользователя с моделями физических явлений и конструирование из них лабораторных стендов и тренажеров. Физические установки и явления поданы в наглядном виде - виртуальный трехмерный мир, управляемый моделями и пользователем. Набор собираемых задач и устройств не ограничен (при использовании полной инструментальной среды). Полная открытость системы для пользователя.
• Содержит систему тренажа и контроля знаний по основным вопросам курса физики.

   

  Рис. Лабораторная работа по изучению ЭДС индукции

   

• Содержит подробные и красочные алфавитный и систематический каталоги понятий, законов и их моделей, каталоги хронологии развития физической науки и персоналий.
• Впервые в мировой практике представлен оригинальный материал - структурная модель-карта дисциплины, предназначенная для упорядочения представлений о взаимосвязях физических законов и явлений.
• Сопровождается видеофрагментами демонстрационных экспериментов.

Система функционирует в ОС Windows, разработана на базе инструментальной среды Stratum-2000. Формы распространения.

1. На CD ROM - разные варианты:
   1. краткий курс для абитуриентов технических вузов;
   2. краткий курс для заочного и дистанционного обучения в вузе;
   3. подробный курс для среднего и высшего образования;
   4. энциклопедия моделей.
2. Локальные ("поурочные") сборки материала - на дискетах.
3. Помодульно с сайта дистанционного образования.

Отзывы:

Источник: http://ito.edu.ru/2002/II/1/II-1-387.html

АКТИВНАЯ ОБУЧАЮЩАЯ СРЕДА «ВИРТУАЛЬНАЯ ФИЗИКА» И ОПЫТ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПЕРМСКИХ ШКОЛАХ

Баяндин Дмитрий Владиславович

Пермский государственный технический университет, Региональный центр информатизации (РЦИ ПГТУ)

Обсуждаются принципы построения и методика использования обучающих сред для компьютерной поддержки курса физики. Анализируется опыт использования активной обучающей среды «Виртуальная физика» на базе инструментальной системы Stratum-2000.

Активная обучающая среда «Виртуальная физика» представляет собой электронное учебное пособие, выполненное по технологии активного модельного медиа и обладающее за счет этого высокой степенью интерактивности. Продукт создан в системе визуального проектирования и объектно-ориентированного моделирования Stratum-2000 (авторы О. И. Мухин, В. А. Носков, А. А. Шелемехов, Пермский ГТУ), позволяющей реализовывать практикумы (лабораторные работы и конструирование), справочные пособия с демонстрациями и элементами мультимедиа, системы тренажа и контроля знаний.

В «Виртуальной физике» представлены все основные разделы курса общей физики. Имеется около 30 конструкторов и 400 построенных на их основе модельных демонстраций, лабораторных работ и обучающих сценариев, более 100 заданий по конструированию, 200 интерактивных тренажеров, 600 страниц гипертекста (справочная и методическая информация), более 1000 двумерных и трехмерных модельно анимированных образов, 20 минут видео и звука. Информация прошита 4000 гиперссылок. Оценить степень освоения материала позволяет система из 400 контрольных заданий.

Продукт предназначен для компьютерной поддержки школьной и вузовской программы в системе традиционного, самостоятельного и дистанционного обучения. Может использоваться как параллельно с основными занятиями, так и при закреплении и углубленном изучении материала, при подготовке к экзаменам – выпускным за курс средней школы и вступительным в вуз.

В пособии имеются:

 

• практикум, основанный на манипуляционном взаимодействии пользователя с моделями физических явлений в двумерном или трехмерном виртуальном мире;

• тренажеры и контрольные задания, основная часть которых — модельно генерируемые (и потому имеющие бесконечное число вариантов) интерактивные задачи, требующие аналитического и графического решения с использованием предоставляемого манипуляционно-графического интерфейса;

• структурная модель-карта дисциплины, предназначенная для упорядочения представлений о взаимосвязях физических законов и явлений и выполняющая одновременно функции навигатора;

• алфавитный каталог понятий, законов и их моделей, каталоги хронологии развития физической науки и персоналий;

• видеофрагменты демонстрационных экспериментов.

Все элементы пособия легко модернизируются пользователем, поскольку система полностью открыта. Библиотеки моделей могут неограниченно пополняться; среда обеспечивает последующее управление созданными моделями и наглядное представление результатов расчета. Преподаватель имеет возможность привносить в среду свою методику обучения и компьютерной поддержки традиционных форм учебного процесса. Учащемуся система предоставляет возможность активного тренинга и исследовательской работы при индивидуальных маршруте обучения и глубине использования.

Продукт оформлен в виде CD ROM для IBM-совместимых компьютеров в среде Windows’95,’98, NT и 2000. Функционирует на компьютерах не ниже Pentium-100.

В течение 4 лет «Виртуальная физика» хорошо себя зарекомендовала на занятиях в учебных заведениях Пермской области и ряда других регионов РФ. Оказалось, что при стандартном количестве часов в 9-11 классах целесообразно проводить 2-4 “компьютерных” часовых урока в течение учебной четверти. При углубленной программе или проведении факультативов эффективны занятия по 2 часа в неделю.

Наряду с демонстрационным модельным экспериментом в сопровождении рассказа учителя, наиболее доступны при индивидуальной работе (1-3 учащихся за компьютером) такие формы материала как обучающие сценарии, тренажеры, хорошо проходят уроки решения задач. Заметно сложнее в индивидуальном режиме проведение занятий с интерактивными моделями. Как и в случае реального физического эксперимента, такие занятия эффективны при правильной их организации, наличии определенного уровня подготовленности и культуры преподавателя и учащихся. Пермские педагоги знакомятся с методикой использования продукта на занятиях в системе повышения квалификации (ПГПУ, ПОИПКРО).