Виртуальные лаборатории гибки; они позволяют студентам изменять значения различных изучаемых переменных и исследовать экспериментальные результаты быстрее, чем в традиционной или удаленной лаборатории
Авторы Гениссон Силва Коутиньо и Луис Ф. Моран-Мирабаль
Студенты могут совершенствовать свои навыки и знания в виртуальной лаборатории, безопасно и очень реалистично выполняя практику. Представьте, что вы можете использовать виртуальную лабораторию для изучения растительных клеток, оценки питания по составу тела, изучения ферментативных применений биотехнологии, практики электротерапии или изучения электромагнетизма, оптики и механики с помощью виртуальных инструментов. Возможности безграничны.
Обучение в лабораториях играет жизненно важную роль в развитии наших студентов (Sheppard et al., 2008). Помимо концепций и принципов, лаборатории помогают учащимся развивать основные профессиональные навыки, такие как решение проблем, разработка приложений и выявление ошибок (Фейзел и Роза, 2005; Ванкат и Ореович, 2015). Однако использование лабораторий в образовании может быть ограничено множеством факторов, включая стоимость оборудования, время, необходимое для прохождения стажировки, и инфраструктуру (Abdulwahed & Nagy, 2014; Achumba et al., 2013; Bhargava et al., 2006; Магана и Коутиньо, 2017). Чтобы уменьшить эти ограничения, преподаватели постоянно ищут новые технологии, которые обеспечивают более инклюзивные, творческие и эффективные лаборатории. Среди этих технологий виртуальные лаборатории становятся очень популярными в инженерном и научном образовании (Potkonjak et al., 2016).
«Виртуальные лаборатории помогают учащимся совершенствовать свои навыки, безопасно имитируя реальную лабораторную практику в цифровой среде».
В научной литературе упоминаются многочисленные преимущества виртуальных лабораторий по сравнению с традиционными практическими лабораториями (de Jong et al., 2013; Heradio et al., 2016). Во-первых, виртуальные лаборатории обычно требуют меньше инвестиций и ресурсов. Во-вторых, их можно использовать удаленно. В-третьих, они побуждают учащихся изучать концепции и принципы посредством моделирования и представления абстрактных явлений. Наконец, виртуальные лаборатории отличаются гибкостью и позволяют учащимся изменять значения различных изучаемых переменных и исследовать экспериментальные результаты быстрее, чем в традиционной или удаленной лаборатории. Распространенной критикой виртуальных лабораторий является использование идеальных данных, которые обычно не отражают неопределенность и нюансы реального мира. Точно так же этим лабораториям обычно не хватает ощущения реальности, чтобы погрузить студентов в более аутентичный опыт.
Хотя многие виртуальные лаборатории сосредоточены на развитии у студентов концептуального понимания того или иного явления или теории (Hawkins & Phelps, 2013; Kollöffel & de Jong, 2013; Tatli & Ayas, 2013; Zacharia, 2007), в большинстве случаев характеристиками, связанными с с оборудованием, конфигурацией, окружающей средой и экспериментальными процедурами пренебрегают. Виртуальные лаборатории подходят для большинства курсов, основанных на науке, и обычно приводят к эквивалентным улучшениям обучения по сравнению с традиционными практическими лабораториями. Тем не менее, важно учитывать обучение, которое учащиеся хотят развивать. В противном случае такой подход может помешать развитию фундаментальных навыков в некоторых областях обучения, таких как инженерное образование, общение, сотрудничество, безопасность, планирование экспериментов и обучение на ошибках.
Виртуальные лаборатории для курсов здоровья.
В настоящее время из-за пандемии COVID-19 виртуальные лаборатории, кажется, повсеместно распространены на всех уровнях образования (Glassey & Magalhães, 2020). Благодаря их использованию многие учебные заведения смогли обеспечить качественное образование, даже несмотря на ужасные последствия пандемии (Ray & Srivastava, 2020). Однако, хотя виртуальные лаборатории больше не имеют ограничений с точки зрения применимости и удобства использования, требуется много усилий для создания новых, более реалистичных и способных развивать навыки в дополнение к концептуальному пониманию. Кроме того, важно изучить более контекстуальные педагогические подходы с виртуальными лабораториями. Требуются дополнительные исследования для измерения эффективности обучения таких лабораторий, выявления возможностей и определения тенденций для будущих исследований и разработок.
Чтобы внести свой вклад в эти усилия, Living Lab & Data Hub Института будущего образования (IFE) недавно оформил соглашение о сотрудничестве с ALGETEC (бразильский EdTech, специализирующийся на разработке физических и виртуальных лабораторий) для продвижения образовательных инноваций путем запуска двух звонков. для исследований и разработок. Эти призывы направлены на измерение влияния внедрения мультидисциплинарных виртуальных лабораторий в высшее образование и создание инновационных педагогических ресурсов для разработки новых и прорывных виртуальных лабораторий. Здесь можно узнать больше о IFE Living Lab & Data Hub и наших предложениях по исследованиям и разработкам.
Откройте для себя виртуальные лаборатории на Plataforma A
Сегодня ALGETEC предлагает портфолио из более чем 700 виртуальных лабораторий для обучения естественным наукам, наукам о здоровье, инженерии и гуманитарным наукам. Кроме того, это единственная в мире компания, одновременно производящая физические лаборатории. Он разрабатывает виртуальные лаборатории, охватывая более 600 тысяч студентов и сотрудничая с более чем 250 государственными и частными учебными заведениями в Латинской Америке, Северной Америке и Африке. Философия ALGETEC фокусируется на лучшем обучении путем разработки виртуальных лабораторий, которые напоминают практику реальной лаборатории. Поэтому все данные, которые они используют в своих виртуальных лабораториях, собираются в результате проведения реальных экспериментов в физических лабораториях. Здесь можно узнать больше об этой EdTech компании.
Основное преимущество виртуальных лабораторий заключается в том, что студенты находятся в безопасной среде, что позволяет им практиковаться и делать ошибки без риска. Кроме того, учащиеся могут получить доступ к виртуальным лабораториям непосредственно из своей системы управления обучением (LMS), повторять эксперименты столько раз, сколько необходимо, и практиковаться в любое время. Как правило, виртуальная лаборатория дополняет физическую лабораторию. Учащиеся могут начать с изучения процедур и экспериментов в цифровой среде, а затем продолжить тестирование и отработку навыков ручного труда в реальной лаборатории. Именно так виртуальные лаборатории способствуют созданию будущего образования.
Литература
Abdulwahed, M., & Nagy, Z. K. (2014). The impact of different preparation modes on enhancing the undergraduate process control engineering laboratory: A comparative study. Computer Applications in Engineering Education, 22(1), 110–119. https://doi.org/10.1002/cae.20536
Achumba, I. E., Azzi, D., Dunn, V. L., & Chukwudebe, G. A. (2013). Intelligent performance assessment of students' laboratory work in a virtual electronic laboratory environment. IEEE Transactions on Learning Technologies, 6(2), 103–116. https://doi.org/10.1109/TLT.2013.1
Bhargava, P., Antonakakis, J., Cunningham, C., & Zehnder, A. T. (2006). Web-based virtual torsion laboratory. Computer Applications in Engineering Education, 14(1), 1–8. https://doi.org/10.1002/cae.20061
De Jong, T., Linn, M. C., & Zacharia, Z. C. (2013). Physical and virtual laboratories in science and engineering education. Science, 340(April), 305–308.
Feisel, L. D., & Rosa, A. J. (2005). The Role of the Laboratory in Undergraduate Engineering Education. Journal of Engineering Education, 94(1), 121–130. https://doi.org/10.1002/j.2168-9830.2005.tb00833.x
Glassey, J., & Magalhães, F. D. (2020). Virtual laboratories - love or hate them; they are likely to be used more in the future—education for Chemical Engineers, 33(January).
Hawkins, I., & Phelps, A. J. (2013). Virtual laboratory vs. traditional laboratory: which is more effective for teaching electrochemistry? Chemistry Education Research and Practice, pp. 14, 516–523. https://doi.org/10.1039/c3rp00070b
Heradio, R., De La Torre, L., Galan, D., Cabrerizo, F. J., Herrera-Viedma, E., & Dormido, S. (2016). Virtual and Remote Laboratories in Education: a Bibliometric Analysis. Computers & Education, 98, 14–38. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.03.010
Kollöffel, B., & de Jong, T. (2013). Conceptual understanding of electrical circuits in secondary vocational engineering education: Combining traditional instruction with inquiry learning in a virtual lab. Journal of Engineering Education, 102(3), 375–393. https://doi.org/10.1002/jee.20022
Magana, A. J., & Coutinho, G. S. (2017). Modeling and simulation practices for a computational thinking-enabled engineering workforce. Computer Applications in Engineering Education, 25(1), 62–78. https://doi.org/10.1002/cae.21779
Potkonjak, V., Gardner, M., Callaghan, V., Mattila, P., Guetl, C., Petrović, V. M., & Jovanović, K. (2016). Virtual Laboratories for Education in Science, Technology, and Engineering: a Review. Computers & Education, 95, 309–327. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.02.002
Ray, S., & Srivastava, S. (2020). Virtualization of science education: a lesson from the COVID-19 pandemic. Journal of Proteins and Proteomics, 11(2), 77–80. https://doi.org/10.1007/s42485-020-00038-7
Sheppard, S.D., Macatangay, K., Colby, A., & Sullivan, W.M. (2008). Educating Engineers: Designing for the Future of the Field. Jossey-Bass.
Tatli, Z., & Ayas, A. (2013). Effect of a Virtual Chemistry Laboratory on Students' Achievement. Educational Technology & Society, 16(1), 159–170. http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=eric&AN=EJ1016363&site=ehost-live
Wankat, P. C., & Oreovicz, F. S. (2015). Teaching engineering (2nd ed.). Purdue University Press.
Zacharia, Z. C. (2007). Comparing and combining real and virtual experimentation: An effort to enhance students' conceptual understanding of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 23(2), 120–132. https://doi.org/10.1111/j.1365-2729.2006.00215.x