Российский государственный социальный университет

Индивидуальное практическое занятие

Реферат

Интеллектуальные тренажеры и виртуальные лаборатории

по дисциплине «Технологии электронного обучения и обучения с применением дистанционных образовательных технологий»

ФИО студента	Башашкин Евгений Валерьевич
Направление подготовки	Экономика
Группа	ЭКН-М-7-З-2022-1

Москва 2022г.

Содержание

1. 
   Введение
   

Сегодня в России уделяется огромное внимание разработке и исполь­зованию в учебном процессе электронных образовательных ресурсов (ЭОР). Преподавателю предоставляется широкий выбор обучающих программ, электронных энциклопедий и справочников и т.п. Все большее внимание при разработке ЭОРов уделяется мультимедиа, которое в значительной степени способствует повышению наглядности ресурсов и эффективности их исполь­зования в учебном процессе. ЭОРы с высокой степенью интерактивности, ре­ализующие полноценный режим общения обучающегося с компьютером, способствуют развитию интереса к освоению нового материала и формиро­ванию познавательной и творческой активности.
Примером использования таких ресурсов в учебном процессе могут служить виртуальные лаборатории, позволяющие моделировать объекты и процессы окружающего мира, а также организовывать компьютерный доступ к реаль­ному лабораторному оборудованию.

Использование виртуальных лабораторий в учебном процессе позволя­ет с одной стороны предоставить возможность обучающемуся провести экс­перименты с оборудованием и материалом, отсутствующим в реальной лаборатории, получить практические навыки проведения экспери­ментов, ознакомиться детально с компьютерной моделью уникального доро­гостоящего объекта, исследовать пожаро- и взрывоопасные процессы и явле­ния, не опасаясь за возможные последствия. С другой стороны, подключение имеющегося лабораторного оборудования и приборов к компьютеру в рам­ках виртуальной лаборатории позволяет перевести традиционную школьную физическую или химическую лабораторию на новый уровень технологий, соответствующий сегодняшнему уровню развития науки и техники.

---

Одним из перспективных направлений прикладной области информа­ционных технологий является применение трехмерных интерактивных вир­туальных сред для создания тренажеров и симуляторов. Для решения таких задач необходимо наличие эффективных технологий, которые должны обес­печивать адекватность виртуальной среды и быстродействие вычислитель­ных процессов достаточное для формирования качественных изображений высокого разрешения в режиме реального времени.

Из известных на сегодняшний день инструментальных средств, специ­ализированных пакетов и различных технологий, ориентированных на созда­ние виртуальных сред (UDK, Quest3d, CryEngine, Amira, Unity3D, 3 Alternativa3D и другие) был обоснован, по ряду критериев, выбор программ­ного комплекса Unity 3D. Созданные с помощью Unity 3D приложения рабо­тают под операционными системами Windows, Mac OS X, Android, Apple iOS, Linux, а также на игровых приставках Wii, PlayStation и XBox. Этот ин­струмент также позволяет создавать интернет - приложения.

2. 
   Преимущества и область применения
   

Отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудова­ния и реактивов. Из-за недостаточного финансирования во многих лаборато­риях установлено старое оборудование, которое может искажать результаты опытов и служить потенциальным источником опасности для обучающихся. Кроме того, в таких областях как, например, химия, кроме оборудования тре­буются также расходные материалы (реактивы), стоимость которых доста­точно высока. Разумеется, компьютерное оборудование и программное обес­печение также стоит недешево, однако универсальность компьютерной тех­ники и ее широкая распространенность компенсируют этот недостаток.

Технологии виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности внед­ряются в российские школы и вузы медленно. Причина и в высоких ценах на оборудование, и в ограничениях СанПиН, и в нехватке подходящего для образовательных задач VR- и AR-контента.

Для работы в дополненной реальности во многих случаях достаточно приложения на смартфоне. Телефоны в образовательных целях использовать в школах, правда, нельзя. Кое-где их уже начинают заменять планшетами, которые выдают ученикам специально для учёбы, но процесс это небыстрый.

С виртуальной реальностью всё ещё сложнее. VR-гарнитуры и подходящие для работы с ними компьютеры есть далеко не в каждой шко­ле. В скольких именно — оценить сложно.

При выборе среды разработки программного обеспечения учитывались следующие основные характеристики:

---

• качественное и оптимизированное отображение трёхмерного про­странства на различных платформах;

• наличие компонентов, позволяющих реализовывать физическое со­держание задач;

• наличие мощного языка программирования;

• обеспечение возможности работы с базами данных;

• обеспечение возможности командной разработки приложений.

В центре Национальной технологической инициативы по направлению «Нейротехнологии, технологии виртуальной и дополненной реальности» на базе Дальневосточного федерального университета (Центр НТИ ДВФУ) пришли к осторожному выводу, что школ с VR-оборудованием по стране «более тысячи». Большинство получили оборудование вместе с открытием в школе «Точки роста»_.^[1] Кроме того, VR-шлемы и сопутствующее оборудование есть в детских «Кванториумах», «IT-кубах» и других центрах дополнительного образования.

Что касается вузов, оснащение есть и развивается в первую очередь там, где действуют профильные лаборатории по разработке «железа» и софта для VR. Конечно, «оборудование есть» — не то же самое, что «оборудование используется». Среди учителей, которые сообщили в опросе Центра НТИ ДВФУ, что в их школах есть VR‑шлемы, 45% не смогли назвать даже их марку. Впрочем, в ближайшем будущем и оснастить школы оборудовани­ем станет сложнее. Как пишут «Известия», из-за трудностей с импортом ры­нок VR может просесть на 30 – 40%.^[2]

Виртуальные лабораторные тренажеры позволяют устранить еще один недостаток традиционного способа обучения – это отдельное проведение лекционных и лабораторных работ, как по времени, так и по теме. В боль­шинстве случаев, лабораторные работы (особенно по естественным дисци­плинам) назначаются не с позиции сохранения последовательности изложе­ния тем по лекционным занятиям, а с точки зрения доступности (работоспо­собности или незанятости) лабораторного стенда. Виртуальные лаборатор­ные работы также можно демонстрировать во время лекции, т.е. в дополне­ние лекционного материала. При этом достигается не только последователь­ность изучаемых тем по дисциплине, но устраняется временной барьер меж­ду лекционными и лабораторными занятиями, что способствует повышению эффективности и качества обучения.

   Эффективное применение виртуальных тренажеров в образовательном процессе способствует не только повышению качества образования, но и экономии значительных финансовых (валютных) ресурсов, создают безопас­ную, экологически чистую среду. Внедрение виртуальных лабораторий тре­бует комплексного подхода, как со

---

стороны образовательных структур, так и производственных и других государственных структур.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема процесса обучения с применением виртуального тренажера. Как показано на схеме, компьютер­ный тренажер включает в себя совокупность программных и аппаратных средств, позволяющих осуществлять процесс обучения без непосредственно­го взаимодействия человека и реальной лабораторной установки.



Рисунок 1 – Процесс обучения с применением виртуального тренажера

Аппаратные возможности тренажера – это современный персональный компьютер, оснащенный качественными устройствами ввода/вывода инфор­мации. Программные средства – это математически обоснованная виртуаль­ная модель, включающая в себя систему графической визуализации, звуковое сопровождение и текстовую информацию. ^[3] Ввод и вывод информации осу­ществляется согласно разработанному алгоритму – программному коду вир­туальной модели.

 В процессе обучения пользователь проходит основные этапы познаватель­ной деятельности: восприятие, первоначальное знакомство; осмысление, за­крепление, контроль знаний; формирование профессионально-ориентированных умений и навыков; развитие интуиции.

  На рисунке 2 показана сфера применения виртуальных тренажеров, вклю­чающая в себя несколько больших областей.

Рисунок 2 – Области применения виртуальных тренажеров

Опыт применения технологии рассмотрим на примерах создания 3D - виртуального металлургического цеха, тренажера медеплавильной печи и виртуальных лабораторных установок для технических дисциплин. Прототип виртуального цеха моделирует реальные помещения, работу персонала, обо­рудования и агрегатов цеха. Пользователь может перемещаться и выполнять различные действия от первого лица. Реализована работа следующих типов оборудования: загрузочные и мостовые краны; разливочный комплекс; шлак съемное оборудование; оборудование подачи сырья и транспортировки гото­вой продукции. Выполнено пилотное моделирование процессов, протекаю­щих в технологических агрегатах, а также отдельных функций деятельности персонала.

---

На рисунке 3 представлены примеры снимков с экрана виртуального цеха.



Рисунок 3 – Примеры экранных форм виртуального металлургического цеха.

Разработано несколько виртуальных лабораторных установок для техни­ческих дисциплин, которые предоставляют возможность проведения ис­следований, аналогично реальным, для различных образцов и условий, изучения процессов сборки, управления, подготовки к работе, изучения техники безопасности, изучения методических материалов и рекоменда­ций к выполнению работы. Обеспечивается возможность проведения рас­четов, а также визуализация наборов данных виде таблиц и формирование полученных графических зависимостей. Пользователь заполняет вирту­альные отчеты о проделанных исследованиях, которые передаются в об­щую LMS систему. Примеры экранных форм для некоторых виртуальных лабораторных установок показаны на рисунке 4. ^[4]



Рисунок 4 - Примеры экранных форм виртуальных лабораторных установок.

При дистанционном обучении используются различные информацион­ные и коммуникационные технологии (чаще всего — сочетание различных технологий). Современные технологии дистанционного образования упоря­дочивают процесс управления системой образования, оптимизируют усвое­ние знаний за счет формирования специализированной информационной среды, удобной человеку, привычно использующему Интернет для получе­ния информации и межличностных коммуникаций.

Интернет в целом является почти идеальным техническим средством для дистанционного образования. Но необходимо помнить, что любое обуче­ние требует определенной организационно-информационной поддержки.

Необходимо иметь следующие структуры:

• 
  поддержка проектирования учебного материала;
  
• 
  доставка учебного материала слушателям;
  
• 
  поддержка «справочных» материалов;
  
• 
  консультации;
  
• 
  контроль знаний;
  
• 
  организация общения слушателей.
  

Внедрение компьютера в учебный процесс не только освобождает пре­подавателя от рутинной работы в организации учебного процесса, оно дает возможность создать богатый справочный и иллюстративный материал, представленный в самом разнообразном виде: текст, графика, анимация, зву­ковые и видео элементы.

---

Смотрите также файлы

• 1. A. training to do my job properly.doc

• Сетевые издания и Интернетсми.docx

• Экономическая теория, тест из 30 вопросов Относить к экономическим ресурсам деньги.docx

• Системы дистанционного обучения для организации учёбы в школе.docx

• Я надеюсь, что в будущем я стану юристом. Прежде чем выбрать ее я долго думала и размышляла над тем, какую именно профессию мне выбрать.docx