Все лабораторные работы, выполняемые с использованием дистанционных Web-технологий, можно подразделить на две группы [7—11]:
– виртуальные лабораторные работы, в основе которых лежит компьютерное моделирование натурного эксперимента;
– автоматизированные лабораторные работы на реальных установках с удаленным доступом при помощи средств телекоммуникаций.
Виртуальные лаборатории. На многих кафедрах высших учебных заведений работы студентов на реальном оборудовании заменяются работами на компьютерных установках, полностью имитирующих и реальное оборудование, и измерительные приборы. Это и называется виртуальной лабораторией. Примером может служить виртуальная лаборатория по общей физике, созданная в Томском государственном университете, в которой проводятся практические исследования в областях механики, молекулярной физики, электричества и магнетизма, оптики. В виртуальной лабораторной работе «Изучение фотоэффекта» виртуальные приборы (расположенные на экране компьютера и похожие по внешнему виду на реальные) дают правдивые показания, т.е. такие же, как и в реальном эксперименте.
Причины появления в учебных заведениях виртуальных лабораторий вполне ясны и понятны:
– невозможность в большинстве случаев приобрести дорогостоящее реальное оборудование (такое, как например, ядерные ускорители, телекоммуникационные станции, мощные лазерные установки и т.п.);
– трудность постановки натурного или физического эксперимента в широком диапазоне значений исходных параметров на реальной установке;
– сложность в обеспечении безопасности эксперимента (например, исследование ртутных дифманометров связано с риском для жизни при авариях в водопроводной системе);
– отсутствие или дороговизна современных приборов для измерения параметров процесса.
Возможности современных компьютеров таковы, что позволяют не только моделировать реальные экспериментальные исследования, но и, в дополнение к этому, наглядно увидеть происходящие физические процессы, построить «экспериментальные» кривые и обработать результаты измерений. Словом, возможности учащихся приобрести навыки, близкие к тем, что получает экспериментатор при измерении и обработке результатов реального опыта, не только не сужаются, а наоборот, неизмеримо увеличиваются.
Виртуальную лабораторию можно организовать на Web-сервере учебного заведения или кафедры, в этом случае нужно обеспечить доступ к ней с удаленного компьютера и возможность обмена данными между сервером и удаленным компьютером. Но можно «передать» такую лабораторию обучаемому по сети, а от него потребовать после выполнения работ переслать оформленные должным образом отчеты с результатами измерений, обработкой результатов измерений и выводами.