Описание проекта
Лабораторные работы являются неотъемлемой частью курсов по различным техническим и естественным наукам, в частности, физики. Они позволяют получить представление о том, как физические законы могут быть проверены на практике, а также развить такие компетенции как умение работать с приборами, обрабатывать результаты эксперимента, оценивать погрешность и интерпретировать получаемые результаты. С другой стороны, сегодня активно развиваются онлайн-формы обучения, не предполагающие посещение студентами лабораторий, в результате чего лабораторный практикум, несмотря на свою важность, оказывается вычеркнутым из процесса изучения физики. Решить данную проблему могут виртуальные лабораторные работы, которые выполняются на компьютере. Подобно обучению на симуляторе, выполняющий лабораторную работу осуществляет манипуляции с приборами, изображенными на экране, после чего выполняет обработку результатов так же, как и при выполнении натурного эксперимента. Необходимость виртуальных лабораторных практикумов даже при обучении студентов очной формы обучения продемонстрировала пандемия covid-19, когда из-за перехода на дистантный режим обучения, многие учебные заведения столкнулись с проблемой невозможности проведения традиционных лабораторных работ. Кроме того, виртуальные эксперименты незаменимы в случаях когда выполнение реального аналога представляет опасность для здоровья (например, при работе с радиоактивными препаратами) либо реализация натурного аналога слишком затратна.
На сегодняшний день на рынке представлено несколько решений в области виртуального лабораторного практикума по физике, однако они имеют различные недостатки, в том числе:
- не обладают кросс-платформенностью т.е. запускаются только на компьютерах с определенной операционной системой (как правило, Windows), в результате чего обладатели компьютеров с другими ОС (Linux, MacOS и т.д.) испытывают трудности с выполнением виртуальных лабораторных работ
- реализованы в виде приложений (исполняемых файлов), что затрудняет их интеграцию в онлайн-курсы
- не предусматривают контроль правильности выполнения студентом лабораторной работы и предоставление студенту обратной связи
- не обеспечивают достаточно реалистичное виртуальное окружение, в результате чего виртуальный эксперимент лишь отдаленно напоминает реальный.
В настоящем проекте мы предлагаем создать виртуальный лабораторный практикум по физике нового поколения на основе среды разработки Unity 3d. Лабораторные работы комплекса будут обладать реалистичным трехмерным окружением, а самое главное, благодаря использованию технологии WebGL, будут запускаться непосредственно из браузера, что решит задачу кросс-платформенности – такие лабораторные работы можно будет запускать даже на планшете или смартфоне! Это же обеспечит возможность интеграции данного виртуального практикума в онлайн-курсы. Планируется, что лабораторные работы комплекса обеспечат автоматизированный контроль за выполнением студентом всех необходимых этапов лабораторной работы и проверку получаемых при этом результатов, что необходимо при реализации обучения в формате онлайн-курса. Методическая разработка лабораторного комплекса будет осуществляться при участии специалистов кафедры физики Уральского федерального университета (г. Екатеринбург), что обеспечит высокий уровень практикума с дидактической и педагогической точек зрения. Таким образом, при успешной реализации проекта на выходе получаем программно-методический продукт, который может быть востребован в высших учебных заведениях как в России, так в перспективе, и на международном рынке.
https://physlab.itch.io/
