Виртуальная лаборатория — перспективная альтернатива химическому эксперименту

В статье рассмотрены возможности и перспективы использования инструмента виртуальной реальности на уроках химии. Определены основные преимущества и недостатки виртуальных лабораторий, а также целесообразность их внедрения в образовательный процесс.

Ключевые слова: химический эксперимент, урок химии, виртуальные технологии, VR-технологии, виртуальные лаборатории.

Химический эксперимент играет ключевую роль в преподавании химии в школе. Это основной и специфический метод обучения, который непосредственно знакомит с химическими явлениями и одновременно развивает познавательную деятельность учащихся. Такое обучение, которое формирует навыки учебной деятельности учащихся и непосредственно влияет на умственное развитие и интенсификацию их практической деятельности, принято считать развивающим обучением. В системе современного обучения особенно велика роль химического эксперимента, если он используется не только в качестве иллюстрации, но и как средство познания.

До недавнего времени проведение химического эксперимента в школе было настолько необходимо, что этот вопрос даже не обсуждался. Однако за последние двадцать лет в подходе к школьному химическому эксперименту произошли принципиальные изменения, связанные с тем, что стали доступны видеозаписи экспериментов и программы для проведения имитационных экспериментов (при которых учащиеся «проводят реакции» на экране монитора); усилилась озабоченность проблемами безопасности школьников, что проявляется в попытках оградить их вообще от любого риска. Длительное время материально-техническое оснащение школ было таким, что эксперименты де-факто не проводились, и культура школьного химического эксперимента в значительной мере деградировала [1].

Помимо прочего, искоренение реального эксперимента на уроках химии напрямую связано с сокращением количества часов предмета, предусмотренными современными образовательными стандартами.

В связи с чем, перед школой встают вопросы: как же вернуть эксперимент на уроки химии и возможна ли его равноценная замена?

В решении данной проблемы, целесообразно рассмотреть применение виртуальных (VR) технологий, в качестве альтернативы эксперименту на уроке химии.

Технологии VR уже начали набирать популярность в современном образовании. Виртуальная реальность — это воплощение воображения в мире, созданном компьютером [2, с. 29].

Несмотря на то, что первые опыты применения технологий виртуальной реальности начались более полувека назад, принципиальная идея осталась практически неизменной (рис. 1).

Рис. 1. Принцип использования VR-технологии [3]

Использование технологии виртуальной реальности применительно к химическому эксперименту связано с созданием виртуальных лабораторий.

Виртуальная лаборатория представляет собой смоделированный объект реального мира в электронную образовательную среду. Такого рода лаборатория реализуется в виде программного обеспечения или же целого программно-аппаратного комплекса, который позволяет провести эксперимент без прямого контакта с исследуемым объектом и оборудованием.

Программное обеспечение включает ряд лабораторных работ и опытов. Как правило, тематика опытов соответствует примерной программе основного общего образования по химии, поэтому программа может быть использована в подавляющем большинстве российских школ [4].

Следует выделить различные варианты использования виртуальных лабораторий (рис. 2).

Рис. 2. Варианты использования виртуальных лабораторных работ на уроках химии

Какой бы вариант работы в виртуальной лаборатории не выбрал педагог, создатели программного комплекса прогнозируют повышение интереса у обучающихся к предмету. Помимо прочего, предполагается что виртуальные лабораторные работы имеют перспективы стать одной из основ для развития самостоятельности и критического мышления школьников.

Преимущества и недостатки использования виртуальных лабораторий для реализации химического эксперимента целесообразно представить в таблице 1.

Основные преимущества и недостатки использования виртуальных лабораторий

Несмотря на ряд недостатков, с учетом сложившейся ситуации с угасанием интереса школьников к эксперименту на уроках химии, внедрение виртуальных лабораторий является актуальным и весьма перспективным [5].

Стоит рассмотреть аспект экономической целесообразности внедрения виртуальной лаборатории. Для запуска VR-версии лабораторных работ необходимо VR-оборудование и стабильное подключение к интернету.

Примерное количество и стоимость необходимого оборудования, а также стоимость программного обеспечения представлены в таблице 2.

Таблица 2

Количество и стоимость оборудования для внедрения виртуальной лаборатории в образовательный процесс

Помимо прочего, могут потребоваться дополнительные затраты на обучение педагогов, а также разработку индивидуального контента в соответствии с образовательной программой.

Сегодня, администрации образовательных учреждений опасаются высокой стоимости затрат на внедрение виртуальных лабораторий и считают такие инвестиции неоправданными.

Несмотря на это, процесс цифровизации образования идет полным ходом. В конце концов, внедрение виртуальных лабораторий на урок химии в будущем может быть определено с учетом ориентиров на высокие цифровые технологии в образовании. Тогда и проблемы доступности VR-технологий будут решены. Ведь такой инструмент, как виртуальные лаборатории, имеет широкие перспективы и может стать основным драйвером роста в преподавании естественных наук.

Литература:

1. Жилин Д. М. Химический эксперимент в российских школах // Российский химический журнал. — 2011. — № 4. — С. 48.
2. Рахматов Д. Р. Возможности виртуальной реальности в образовании и развлечениях / Д. Р. Рахматов, А. Ш. Абдугониев, Б. Ш. Абдуфаррух // Сборник статей VI Международного научно-исследовательского конкурса. — Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение». — 2020. — 232 с.
3. Уваров А. Ю. Технологии виртуальной реальности в образовании // Наука и школа. — 2018. — № 4. — С. 108.
4. Никулина Т. В. Виртуальные образовательные лаборатории: принципы и возможности / Т. В. Никулина, Е. Б. Стариченко // Педагогическое образование в России. — 2016. — № 7. — С. 62.
5. Использование виртуальных лабораторных работ [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.virtulab.net/index.php?option=com_content&view=article&id=256:2009–11–14–16–34–11&catid=69:2010–02–12–13–56–16&Itemid=127 (Дата обращения: 16.08.2022).