МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ

АННОТАЦИЯ

Виртуальная лабораторная работа становится все более популярной методикой на уроках информатики. Такой подход предлагает интересный и гибкий процесс обучения, который способствует улучшению результатов обучения, большему погружению учеников в процесс урока, развитию критического мышления и практических навыков. В этой статье представлены различные стратегии включения виртуальной лабораторной работы в занятия по информатике, включая включение интерактивного моделирования, предоставление доступа к виртуальным средам, использование онлайн-редакторов кода и использование технологии виртуальных машин. В статье также обсуждаются преимущества использования виртуальной лабораторной работы в обучении информатике, и подчеркивается важность поощрения сотрудничества и обмена результатами среди студентов во время занятий в виртуальной лаборатории.

ABSTRACT

Virtual laboratory work is becoming an increasingly popular methodology for computer science lessons. This approach offers an interesting and flexible learning process that contributes to improved learning outcomes, deeper participation, critical thinking, and the development of practical skills. This article presents various strategies for incorporating virtual lab work into computer science classes, including enabling interactive modeling, providing access to virtual environments, using online code editors, and utilizing virtual machine technology. The article also discusses the benefits of using virtual laboratory work in computer science education, and highlights the importance of encouraging collaboration and sharing findings among students during virtual lab classes.

Ключевые слова: виртуальная лабораторная работа, информатика, интерактивное моделирование, виртуальные среды, онлайн-редакторы кода, технологии виртуальных машин, совместная работа, практические навыки.

Keywords: virtual laboratory work, computer science, interactive modeling, virtual environments, online code editors, virtual machine technology, collaboration, practical skills.

ВВЕДЕНИЕ

Виртуальная лабораторная работа относится к использованию цифровых инструментов и симуляций, которые позволяют студентам экспериментировать с различными концепциями и технологиями в симулированной лабораторной среде. В контексте образования в области информатики, виртуальная лабораторная работа включает использование онлайн-платформ, программных инструментов и симуляций для предоставления студентам практического опыта в программировании, анализе данных и других темах информатики.

В области информатики виртуальная лабораторная работа может быть ценным ресурсом для вовлечения студентов в практическое и опытное обучение. Уроки по информатике могут быть улучшены с помощью виртуальной лабораторной работы, предоставляя студентам возможности изучать различные концепции программирования и инструменты в гибкой и интерактивной среде. Например, виртуальную лабораторную работу можно использовать для обучения студентов алгоритмам, структурам данных и пользовательским интерфейсам, а также для предоставления доступа к виртуальным средам для экспериментирования с языками программирования и разработкой игр. Включая виртуальную лабораторную работу в уроки по информатике, педагоги могут предоставить студентам более увлекательный и эффективный опыт обучения, который может помочь им развить практические навыки и подготовиться к будущей карьере в технологической индустрии [1].

Можно выделить различные стратегии включения виртуальной лабораторной работы в уроки информатики:

1) Включение интерактивного моделирования. Одна из стратегий включения виртуальной лабораторной работы в уроки информатики заключается в возможности интерактивного моделирования. Интерактивное моделирование включает использование компьютерных симуляций для предоставления студентам практического опыта в понимании концепций программирования, таких как алгоритмы, структуры данных и пользовательские интерфейсы. Например, на сайте Code.org представлено множество интерактивных симуляций, охватывающих темы, такие как двоичные числа, условные слова и циклы. Эти симуляции позволяют студентам экспериментировать с концепциями программирования в безопасной и контролируемой среде. Интерактивное моделирование может быть особенно полезным для студентов, которые новички в программировании, поскольку оно предоставляет практический опыт, который помогает закрепить теоретические концепции.

2) Предоставление доступа к виртуальным средам: Другая стратегия включения виртуальной лабораторной работы в уроки информатики заключается в предоставлении доступа к виртуальным средам. Виртуальные среды позволяют студентам экспериментировать с концепциями программирования, такими как объектно-ориентированное программирование и разработка игр. Например, Scratch является бесплатным языком программирования и онлайн-сообществом, где студенты могут создавать и делиться своими интерактивными историями, играми и анимациями. Scratch предоставляет визуальную программную среду, которая легка в использовании и не требует предварительного опыта программирования. Предоставляя доступ к виртуальным средам, таким как Scratch, педагоги могут привлекать студентов увлекательным и интерактивным способом, одновременно обучая их важным концепциям программирования.

3) Использование онлайн-редакторов кода: Еще одна стратегия включения виртуальной лабораторной работы в уроки информатики заключается в использовании онлайн-редакторов кода. Онлайн-редакторы кода позволяют студентам экспериментировать с концепциями программирования, не устанавливая никакого программного обеспечения на свои компьютеры. Например, Repl.it является популярным онлайн-редактором кода, который поддерживает множество языков программирования, таких как Python, Java и JavaScript. Repl.it предоставляет веб-основанный редактор кода, компилятор и отладчик, и позволяет студентам работать над проектами индивидуально или коллективно. Онлайн-редакторы кода особенно полезны для студентов, у которых может не быть доступа к мощным компьютерам или которые могут колебаться устанавливать новое программное обеспечение.

4) Использование технологии виртуальных машин: Наконец, использование технологии виртуальных машин является еще одной стратегией включения виртуальной лабораторной работы в уроки информатики. Технология виртуальных машин позволяет студентам экспериментировать с различными языками программирования, операционными системами и конфигурациями программного обеспечения. Например, VMware предлагает бесплатную платформу виртуализации под названием VMware Workstation Player, которая позволяет студентам создавать и запускать виртуальные машины на своих компьютерах. Используя технологию виртуальных машин, студенты могут экспериментировать с разнообразными программными средами и инструментами, и приобретать опыт работы в различных программных средах.

Виртуальная лабораторная работа также позволяет студентам работать в своем собственном темпе и уделять время пониманию сложных концепций. В отличие от традиционной лабораторной работы, виртуальная лабораторная работа позволяет студентам ставить на паузу и перематывать симуляции для повторного просмотра сложных концепций. Кроме того, виртуальная лабораторная работа обеспечивает большую гибкость в планировании, поскольку студенты могут получить доступ к виртуальной лаборатории в любое время и из любого места, что особенно выгодно для студентов с загруженным расписанием или тех, кто не может посещать традиционные лабораторные занятия [2].

Еще одним преимуществом использования виртуальной лабораторной работы является ее экономическая эффективность. Традиционная лабораторная работа часто требует дорогостоящего оборудования и материалов, что может быть барьером для некоторых школ и студентов. Однако доступ к виртуальной лабораторной работе можно получить, имея лишь компьютер и подключение к интернету, что делает ее экономически выгодной альтернативой традиционной лабораторной работе. Это также позволяет студентам экспериментировать с концепциями программирования и технологиями, к которым они могли бы не иметь доступа в традиционных лабораторных условиях [3].

Помимо преимуществ для студентов, виртуальная лабораторная работа может быть полезной и для учителей. Используя виртуальную лабораторную работу, учителя могут экономить время и ресурсы, не тратя их на подготовку физических лабораторных материалов, установку и очистку лабораторного оборудования и мониторинг лабораторных занятий. Это освобождает время для учителей, чтобы сосредоточиться на других аспектах преподавания, таких как планирование уроков и индивидуальная поддержка студентов [4].

Несмотря на преимущества виртуальной лабораторной работы, существуют также некоторые вызовы, которые следует учитывать. Одной из проблем является обеспечение доступа всех студентов к необходимой технологии и оборудованию для участия в виртуальной лабораторной работе. Это может быть препятствием для студентов из малообеспеченных семей или тех, кто живет в районах с ограниченным доступом к интернету. Кроме того, виртуальная лабораторная работа может не подходить всем студентам, поскольку некоторые студенты могут предпочитать практическую, физическую лабораторную работу [5].

Было проведено несколько предыдущих исследований по методам использования виртуальной лабораторной работы на уроках информатики. Например, Касымова и Жумабаева исследовали эффективность виртуальной лабораторной работы в повышении качества образования по информатике в Казахстане. Они обнаружили, что виртуальная лабораторная работа улучшила понимание студентами концепций информатики и их практические навыки. Авторы пришли к выводу, что виртуальная лабораторная работа является многообещающим подходом к улучшению качества образования по информатике в Казахстане.

Колосницын исследовал использование виртуальной лабораторной работы в преподавании программирования в российском университете. Он обнаружил, что виртуальная лабораторная работа была эффективной в улучшении понимания студентами концепций программирования и их практических навыков. Автор также отметил, что виртуальная лабораторная работа может быть использована для предоставления персонализированных учебных опытов для студентов.

Сун и Джонсон сравнили эффективность виртуального и физического лабораторного обучения в образовании по информатике в Соединенных Штатах. Они обнаружили, что виртуальная лабораторная работа была столь же эффективна, как и физическая лабораторная работа, в улучшении понимания студентами концепций информатики и их практических навыков. Авторы предположили, что виртуальная лабораторная работа может быть жизнеспособной альтернативой физической лабораторной работе, особенно в ситуациях, когда физические ресурсы ограничены.

В программу Advanced Placement (AP) от College Board по основам информатики включено множество виртуальных лабораторных занятий, которые охватывают темы, такие как основы программирования, структура данных и пользовательские интерфейсы. Эти виртуальные лабораторные занятия предоставляют студентам практический опыт и практику в концепциях и навыках информатики.

Цзян, Чен и Сун предоставили обзор исследований по виртуальной лабораторной работе в Китае. Они обнаружили, что виртуальная лабораторная работа широко используется в образовании по информатике в Китае и что она эффективна в улучшении понимания студентами концепций информатики и их практических навыков. Авторы также отметили, что виртуальная лабораторная работа может помочь преодолеть разрыв между теорией и практикой в образовании по информатике.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение, виртуальная лабораторная работа является эффективным и экономически выгодным способом обучения концепциям и технологиям информатики. Включая интерактивные симуляции, виртуальные среды, онлайн-редакторы кода и технологии виртуальных машин, учителя могут предоставить студентам практический опыт и навыки, необходимые для подготовки их к будущей карьере в технологиях. Однако важно учитывать вызовы и ограничения виртуальной лабораторной работы и обеспечить равный доступ всех студентов к технологиям и ресурсам. С тщательным планированием и внедрением, виртуальная лабораторная работа может стать ценным дополнением к образованию по информатике.

Список литературы:

1. Альхарби А. Х. Портативная виртуальная лаборатория для образования в области информатики с использованием открытого программного обеспечения // Международный журнал передовых исследований в области компьютерных наук и приложений. 2018. Т. 9, № 2. С. 142-143.
2. Дамиани Э., Фрати Ф., Ребеккани Д. Открытая виртуальная лаборатория: кейс-стади // Труды Воркшопа по свободному и открытому программному обеспечению для обучения и инструментов, FOSLET, Италия. 2006. С. 6.
3. Бузмаков М. Д., Ильин И. В., Оспенникова Е. В. Технологии проектирования и разработки интерактивных лабораторных работ в трехмерной виртуальной среде // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия: Информационные компьютерные технологии в образовании. 2020. № 16. С. 45.
4. Курс повышения квалификации педагогических кадров по дисциплине «Информатика». Учебная программа. АО «Назарбаев Интеллектуальные школы» Центр педагогического мастерства, 2016. С. 19.
5. Данильчук Е. В., Куликова Н. Ю. Подготовка будущих учителей информатики к созданию и использованию виртуальных образовательных площадок в обучении школьников // Известия Волгоградского государственного педагогического университета. 2020. № 10 (153). С. 14.