РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

В современном образовании всё большую роль играют интерактивные средства обучения. Этот факт дает возможность успешно использовать их как в обычном процессе обучения (с использованием локального компьютерного обеспечения), так и в дистанционном.

Актуальность использования виртуальных лабораторных работ состоит в том, что для организации и проведения работ не нужно сложного оборудования, места для его хранения, замены, ремонта, шкафов для описаний. Все работы хранятся в электронном виде в одном месте, сервере, памяти ПК или внешнего носителя. Виртуальные лаборатории просты в эксплуатации и требуют навыков работы с определенным программным обеспечением на уровне пользователя.

Преимущества внедрения виртуальных лабораторий очевидны:

1.         Обеспечение эффективного обучения студентов как в условиях лабораторных занятий, так и при обучении по индивидуальному плану.

2.         Безопасность и многократность проведения экспериментов.

3.         Возможность закреплять полученные теоретические знания на практике или лучше подготовиться к лабораторным занятиям в обычной лаборатории.

4.         Возможность моделирования объектов, процессов, явлений, которые невозможно воспроизвести в условиях учебного заведения, или наблюдать в реальности.

5.         Возможность выполнять задания удаленно, используя вычислительную сеть Интернет.

Основная цель создания виртуальной лаборатории для определения периода дифракционной решетки – закрепление теоретических знаний по геометрической и волновой оптике и ознакомление с соответствующими экспериментальными методами исследования.

При  создании  приложения  необходимо  учитывать,  что  для  эффективного  изучения  темы «Определение периода дифракционной решетки» виртуальный лабораторный комплекс должен содержать не только модель установки для проведения эксперимента, но и достаточную теоретическую базу, чтобы студенты могли в любой момент перечитать необходимые для выполнения работы материалы.

Очень важно выбрать такие средства для разработки приложения, которые обеспечивали бы высокую

производительность, были совместимы с наиболее распространенными операционными системами и имели достаточный функционал для создания программ с графическим интерфейсом.

Для выполнения поставленных задач был выбран язык программирования Delphi, работа с которым проводилась в среде программирования Embarcadero RAD Studio XE. Данный выбор обусловлен возможностью реализации всех задумок средствами, предоставляемыми данным продуктом. Embarcadero RAD Studio XE - представляет собой полнофункциональный набор средств разработки приложений, который позволяет быстро и наглядно создавать приложения с графическим пользовательским интерфейсом для Windows, .NET, PHP и веб-решений.

Внешний  вид  виртуальной  лаборатории  представлен  тремя  основными  вкладками:  вкладка  «Описание», которая позволяет ознакомиться с данной виртуальной лабораторией, вкладка «Теоретическая часть», содержащая краткую теорию по лабораторной работе, вкладка «Лаборатория», содержащая порядок выполнения и таблицу для записи данных.

Во  вкладке  «Описание»  (рис.1)  представлено  общее  описание  виртуальной  лаборатории  и изображения реальной лабораторной установки по определению периода дифракционной решетки.

На вкладке «Теоретическая часть» (рис. 2) располагаются название и цель работы, описание установки и теория метода.

Вкладка "Лаборатория" (Рис. 3) содержит виртуальную лабораторию с необходимой установкой, порядок выполнения работы, а так же таблицу для записи показаний.

В «лаборатории» слева приводится порядок выполнения работы с необходимыми для записи результатов исследований таблицами и полями для ввода, вычисленных значений. В правой части вкладки «Лаборатория» располагается непосредственно сама виртуальная установка.

Кнопками «Включить лазер», «L=0.60 М», «L=0.40 М», «Выключить лазер» осуществляется работа с установкой.

Правее находится визуальное представление изображения на лабораторном экране, состоящее из порядков спектра. Для того, чтобы узнать расстояния между максимумами порядков, требуется навести на них курсор.

Кнопками «Очистить таблицу», «Распечатать таблицу», «Сохранить таблицу» осуществляется работа с таблицей.

Распределение информации между различными вкладками было реализовано с помощью TPageControl, в составе которого можно создавать вкладки TabSheet. Компонент TImage позволил вставить изображения, делающие более наглядной программу. Таблица реализована с помощью компонента TStringGrid. Перемещение дифракционной решетки осуществляется компонентом Tbutton. Распределение информации между различными вкладками было реализовано с помощью TPageControl, в составе которого можно создавать вкладки TabSheet.

Разработанная виртуальная лаборатория позволит студентам осваивать материал в удобном темпе и в любое время. Это будет полезно как при обучении по индивидуальному плану, так и в дополнение к обычным очным занятиям, как повторение материала, а также при обучении студентов вечерней и заочной форм обучения или с использованием элементов дистанционных технологий. Такой подход позволяет совмещать обучение с работой или получать второе высшее образование.

Список литературы

1. Виртуальные лаборатории в дистанционном обучении. Савкина А.В., Савкина А.В., Федосин С.А. Образовательные технологии и общество. 2014. Т. 17. № 4. С. 507-517.

2.     Виртуальные лаборатории как средство обучения студентов. Савинов И.А., Савкина  А.В.В сборнике: Проблемы и достижения в науке и технике сборник научных трудов по итогам III международной научно-практической конференции. 2016. С. 14-16.

3. Виртуальный лабораторный практикум: технологии создания и реализации. Савинов И.А., Савкина А.В. В сборнике: Вопросы технических наук: новые подходы в решении актуальных проблем сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2017. С. 13-15.

4.   Лабораторные работы по физике. Оптика. Фомин Н.Е., Панькин Н. А., Тихонова Н. П. и др. Лабораторный практикум. Издательство Мордовского университета. 2015 – С.60

5.   Виртуальная лаборатория для определения длины световой волны с помощью колец ньютона. Савкина   А.В., НуштаеваА.В.,  Шарамазанов  Р.М. В сборнике: Современные проблемы управления и регулирования: инновационные технологии и техника сборник статей Международной научно-практической конференции. 2016. С. 12-20.

6.   Разработка виртуального лабораторного комплекса для определения длины свободного пробега молекул воздуха. Нуштаева А.В., Савкина А.В., Тихонова Н.П., Макарова Н.В., Немчинава Е.А., Пыресева О.С. В сборнике: Инновационные процессы: потенциал науки и задачи государства сборник статей Международной научно-практической конференции. Под общ.ред. Г.Ю. Гуляева. 2017. С. 41-46.