Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

DEVELOPMENT OF VIRTUAL LABORATORY FOR MEDICAL SPECIALTIES WITHIN FRAMEWORK OF CLASSICAL UNIVERSITY

Research article
Tsarakhova L.N.
Kabanov S.V.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.69.029
Issue: № 3 (69), 2018
Published:
2018/03/19
PDF

Царахова Л.Н.1, Кабанов С.В.2

1Доцент, кандидат фармацевтических наук, 2Доцент, кандидат химических наук,

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова", г. Владикавказ

РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ В РАМКАХ КЛАССИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Аннотация

Виртуальная химическая лаборатория, расположенная на портале дистанционного обучения, является эффективным инструментом для активизации и повышения мотивации студентов к процессу обучения. Виртуальная химическая лаборатория включает в себя большое количество экспериментов, которое визуализируется с использованием сочетания трехмерной анимации, real-time графики и анимированного персонажа. Применение виртуальной химической лаборатории в процессе подготовки фармацевтических кадров в рамках классического университета повышает понимание у студентов химических процессов и помогает им освоить необходимые навыки проведения лабораторного практикума.

Ключевые слова: активные методики обучения, виртуальная химическая лаборатория, обучение в симуляционных условиях.

Tsarakhova L.N.1, Kabanov S.V.2

1Associate professor, PhD in Pharmaceutics, 2Associate professor, PhD in Chemistry,

FSBEI of HE "North Ossetian State University named after K. L. Khetagurov", Vladikavkaz

DEVELOPMENT OF VIRTUAL LABORATORY FOR MEDICAL SPECIALTIES WITHIN FRAMEWORK OF CLASSICAL UNIVERSITY

Abstract

The virtual chemical laboratory, located on the distance learning portal, is an effective tool for enhancing and motivating students to the learning process. The virtual chemical laboratory includes a large number of experiments, which is visualized using a combination of three-dimensional animation, real-time graphics and an animated character. The use of a virtual chemical laboratory in the process of preparing pharmaceutical personnel within the framework of the classical university increases the students' understanding of chemical processes and helps them to master the necessary skills of conducting a laboratory workshop.

Keywords: active teaching methods, virtual chemical laboratory, training in simulated conditions.

Динамика развития фармацевтического рынка в последние годы стремительна и многообразна [1, С. 62], критерии конкурентоспособных специалистов становятся все более специфичными, что требует особого внимания к процессу подготовки фармацевтических кадров.

Для фармации крайне актуальным остается вопрос профессионального становления специалистов на протяжении всей их деятельности, начиная от получения базовых компетенций в высших учебных заведениях и заканчивая приобретением практического опыта и мастерства [2, С. 14].

Для того, что бы иметь возможность оценки и анализа развития компетенций, необходимо иметь инструментарий, всесторонне информирующий о процессе обучения [3, С. 114]. Сегодня традиционное образование, как система получения знаний отстает от реальных потребностей современной науки и высокотехнологической промышленности. [4, С. 99]. В связи с этим в последнее время активно ведется поиск путей перестройки учебного процесса с целью повышения его эффективности, приведения в соответствие с современными требованиями к уровню подготовки специалистов [5, С. 520]. При таком подходе к образовательному процессу, лидирующие позиции занимают индивидуализация обучения, формирование коммуникационных навыков и творческого мышления у студентов. Ориентация на саморазвивающуюся личность невозможна без предоставления студенту права выбора путей и способов обучения, что в свою очередь может быть достигнуто путем организации учебного процесса, при котором студент сможет осознать значимость формируемых знаний и умений [6, С. 243]. Быстро и полно адаптироваться к современным условиям образовательного процесса поможет применение инновационных образовательных технологий. Инновационное образование ориентировано не столько на передачу знаний, которые постоянно устаревают, сколько на овладение базовыми компетенциями, позволяющими приобретать знания самостоятельно. [7, С. 315].

В качестве инновационных форм образовательного процесса может выступать обучение в симуляционных условиях, являющееся в данном случае дополнительным элементом классического медицинского образования и применяемое в качестве самостоятельной работы студента.

Одной из основных причин низкого уровня развития симуляционного обучения для фармацевтического образования являются высокие технические требования к программе, ориентированной на освоение практических навыков, входящих в перечень дисциплин учебного плана. На современном этапе развития образовательных услуг, фармацевтическое образование требует от студента не только усвоения теоретического объема знаний, но и использования этих знаний на практике. Для укрепления теоретических знаний и повышения эффективности усвоения пройденного материала, учебным планом подготовки провизоров предусмотрено большое количество часов лабораторных работ, требующих соответствующего оснащения лабораторий.

Динамично развивающаяся фармацевтическая промышленность требует новых условий производства лекарственных средств при постоянной смене технологического оборудования, что, в свою очередь, требует современного подхода к образовательному процессу и, как следствие, обеспечения лабораторий соответствующим оборудованием. Данная проблема может быть частично решена путем разработки виртуальных лабораторных практикумов.

Формирование профессиональной компетентности провизора зависит от уровня химического образования [8, С. 162]. Поэтому особое место в подготовке провизоров занимают химические дисциплины. Создание программно-технологической платформы виртуальной компьютерной химической лаборатории отвечает современным возможностям электронной техники и является важным инструментарием учебного процесса [9, С. 112].

Виртуальная компьютерная лаборатория – это комплекс программно-аппаратных средств, основанных на технологиях виртуализации, позволяющих гибко, по запросу, предоставлять и использовать вычислительные ресурсы в виде «облачных» интернет-сервисов для выполнения научно-исследовательских работ [10, С. 183]. Разработка виртуального лабораторного практикума по химии создает усолвия для процесса обучения в симуляционных условиях, начиная с первого курса.

Изучение химических дисциплин в ходе подготовки провизоров – процесс многоэтапный. Вследствие этого на протяжении всего процесса обучения будущие провизоры будут совершенствовать умения обучения в симуляционных условиях, что в свою очередь сыграет положительную роль при подготовке к первичной аккредитации специалистов.

Целью данного исследования является разработка виртуальной химической лаборатории

В качестве универсальной инструментальной среды, позволяющей эффективно решать задачу реализации обучения в симуляционных условиях, может служить портал дистанционного обучения, используемый в ФГБОУ ВО "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова".

Виртуальный лабораторный практикум по химии расширяет инструментально-деятельную функцию электронных средств обучения,   способствует развитию химического мышления, умения использовать полученную информацию для отработки практических навыков и умений.

Виртуальная лаборатория по сравнению с традиционной имеет ряд преимуществ:

  • нет необходимости закупать и впоследствии обновлять дорогостоящее оборудование;
  • нет расхода реактивов и, как следствие, отсутствует необходимость их приобретения;
  • моделирование процесса, невозможного в условиях лаборатории вуза;
  • яркая, наглядная, запоминающаяся демонстрация процесса на экране компьютера;
  • уникальная возможность изучать химический процесс в заданном, нужном для студента масштабе времени, т.е. возможность рассмотреть особенности химического процесса, протекающего за секунды и наоборот, протекающие в течение нескольких часов, дней, лет;
  • полная безопасность выполнения химических реакций;
  • лабораторная работа, проводимая в симуляционных условиях, дает возможность быстро провести серию опытов с различными значениями выходных параметров, что актуально при анализе зависимости выходных параметров от входных;
  • некоторые лабораторные работы осуществляются в несколько этапов: проведение эксперимента с последующим вводом полученных данных в компьютер. Лаборатория позволяет объединить эти процессы: ввод полученных результатов может вноситься в электронную таблицу как непосредственно экспериментатором в процессе опыта, так и автоматически. При этом, с одной стороны, происходит экономия времени, с другой стороны, процент возможных ошибок практически сводится к нулю;
  • возможность размещения симуляционной лаборатории на площадке дистанционного образования с заданными параметрами входа: только для студентов вуза или для всех пользователей системы интернет.

Несмотря на внушительный список преимуществ, виртуальная лаборатория не лишена недостатка: отсутствие контакта с объектами исследования, приборами, оборудованием, мерной посудой и вспомогательным материалом.

Оптимальным решением в данной ситуации будет сочетание использования виртуальной и реальной лабораторий: на первом этапе эффективней использовать симуляционную лабораторию, где будет оттачиваться ход лабораторной работы, включая технику безопасности, а затем, после приобретения определенных навыков, переход к реальным объектам обеспечит высокий уровень лабораторной работы.

В разработке симуляционной лаборатории, соответствующей лабораторному практикуму по химии, приняли участие сотрудники факультета стоматологии и фармации, факультета химии, биологии и биотехнологии и факультета математики и информационных технологий. Предлагаемая лаборатория предназначена для выполнения лабораторных работ по общей и неорганической химии для студентов, обучающихся по специальности фармация.

В состав виртуальной симуляционной лаборатории вошли химические опыты из лабораторного практикума по дисциплине общая и неорганическая химия. Так же, как и в реальной лаборатории, в симуляционной лаборатории большое значение уделяется правилам техники безопасности. Получив указания по безопасному проведению опытов в симуляционных условиях, студент использует виртуальные навыки при выполнении реального химического эксперимента. В симуляционных условиях химические опыты проводятся на экране монитора компьютера с использованием необходимого оборудования, химической посуды и набора реактивов.

В виртуальной лаборатории химические опыты представлены в виде трехмерной анимации, благодаря чему студент, взаимодействуя с симуляционным оборудованием, виртуальной химической посудой и набором реактивов, имеет возможность проводить опыт так же, как в реальной лаборатории. Студентам предоставляется возможность собрать химические установки из предлагаемых элементов и затем проводить поэтапно предлагаемый эксперимент. Студент имеет возможность производить необходимые измерения, используя виртуальные измерительные приборы, а также занести результаты в виртуальный лабораторный журнал. Программа оценивает и корректирует каждое действие студента при помощи анимированного преподавателя химии, который дает необходимые комментарии и указания в виде текста или голосового сообщения. В виртуальной химической лаборатории студент имеет возможность написать уравнение реакции при помощи специально разработанного инструментария "Редактор химических уравнений".

Апробация виртуальной химической лаборатории на площадке дистанционного обучения ФГБОУ ВО "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова" показала повышенный интерес студентов к реальной лабораторной работе после работы в виртуальной лаборатории, и успешное развитие их исследовательских и экспериментальных навыков, умений составлять химические уравнения, наблюдать и выделять главное.

Использование виртуальных образовательных ресурсов отвечает потребностям современного студента и может служить дополнительным мотивационным фактором. Однако широкое внедрение виртуальных лабораторий ограничивается их технической сложностью и значительной стоимостью. Существенным преимуществом в этой ситуации является тот факт, что факультет стоматологии и фармации является структурным подразделением классического университета, имеющего в своем составе факультет химии, биологии и биотехнологии и факультет математики и информационных технологий, на базе которых была разработана виртуальная химическая лаборатория для медицинских специальностей.

Список литературы / References

  1. Левкова И.Н. Изучение возможности инновационных преобразований в системе подготовки фармацевтических кадров в республике Северная Осетия - Алания / И.Н. Левкова, Л.Н. Царахова // Вестник Росздравнадзора. - 2013. - №1. С.61-65.
  2. Айро И.Н. Разработка комплекса методических подходов к совершенствованию системы профессионального становления фармацевтических кадров на примере РСО-Алания / И.Н. Айро, Т.М. Бондарева, Л.Н. Царахова // Методологические основы дидактических приемов в образовательном пространстве медицинского и фармацевтического вузов в свете реализации новых регламентирующих документов: материалы 70-й учебно-научно-методической конференции / Рекламно-информационное агентство на Кавминводах. - Пятигорск, 2017.- С.14-21.
  3. Черемисина Е.Н. Комплексные системы электронного обучения как инструментарий оценки компетенций учащихся / Е.Н.Черемисина, П.А. Митрошин, М.А. Белов // Наука и бизнес: пути развития. - 2013.- № 5 (23). С. 113-122.
  4. Черемисина Е.Н. Интеграция виртуальной компьютерной лаборатории и знаниевого пространства – новый взгляд на подготовку высококвалифицированных ИТ-специалистов / Системный анализ в науке и образовании. - 2014. - № 1 (23). С. 97-104.
  5. Царахова Л.Н. Стандартные операционные процедуры (СОПы) как фактор адаптации студентов к профессиональной среде / Л.Н. Царахова // Актуальные проблемы химии, биологии и биотехнологии: материалы XI Всероссийской научной конференции. Северо-Осетинский государственный университет имени К. Л. Хетагурова / М-во образования и науки Рос. Федерации. Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования "СОГУ". - Владикавказ, 2017. - С. 520-523.
  6. Царахова Л.Н. Адаптивная система обучения как метод мотивации изучения неорганической химии в системе химического и фармацевтического образования в рамках классического университета / Л.Н. Царахова, С.В. Кабанов // Актуальные проблемы химии, биологии и биотехнологии: материалы X Всероссийской научной конференции. Северо-Осетинский государственный университет имени К. Л. Хетагурова / М-во образования и науки Рос. Федерации. Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования "СОГУ". - Владикавказ, 2016. - С.243-246.
  7. Черемисина Е.Н. Системный подход к внедрению инноваций в учебный процесс профессионального IT –образования / Черемисина Е.Н., Токарева Н.А., Тятюшкина О.Ю. // Информационные технологии в науке, образовании и управлении. / Институт новых информационных технологий. - Москва, 2015. - С. 315-318.
  8. Кабанов С.В. Особенности дистанционного обучения неорганической химии в многоуровневой системе химического и фармацевтического образования в классическом университете / С.В. Кабанов, Л.Н. Царахова // Управление качеством образовательного процесса в высшей школе в условиях реформирования: материалы Международной научной конференции / М-во образования и науки Рос. Федерации. Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования "СОГУ". - Владикавказ, 2017. - С.162-165.
  9. Антипов О.Е. Опыт использования открытого программного обеспечения в виртуальной компьютерной лаборатории на основе технологии облачных вычислений / Антипов О.Е., Белов М.А. // Проблемы и перспективы развития образования в России. - 2010. - №6. С. 112-116.
  10. Белов М.А. Концепция усовершенствованной архитектуры виртуальной компьютерной лаборатории для эффективного обучения специалистов по распределенным информационным системам различного назначения и инструментальным средствам проектирования / Белов М.А., Лупанов П.Е., Токарева Н.А. и др. // Современные информационные технологии и ИТ-образование. - 2017. - Т.13. №1. С. 182-189.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Levkova I.N. Izuchenie vozmozhnosti innovacionnyh preobrazovanij v sisteme podgotovki farmacevticheskih kadrov v respublike Severnaja Osetija-Alanija [Study of the possibility of innovative transformations in the system of training of pharmaceutical personnel in the Republic of North Ossetia-Alania] / I.N. Levkova, L.N. Carahova // Bulletin of Roszdravnadzor. – 2013. – No.1. P. 61–65. [in Russian]
  2. Ajro I.N. Razrabotka kompleksa metodicheskih podhodov k sovershenstvovaniju sistemy professional'nogo stanovlenija farmacevticheskih kadrov na primere RSO-Alanija [Development of a set of methodical approaches to the improvement of the system of professional formation of pharmaceutical personnel in the example of North Ossetia-Alania] / I.N. Ajro, T.M. Bondareva, L.N. Carahova // Methodological foundations of didactic methods in the educational space of medical and pharmaceutical universities in the light of the implementation of new regulatory documents: materials of the 70th educational and scientific-methodical conference / Advertisment and informational agency on Kavmivody. – Pjatigorsk, 2017. – P.14–21. [in Russian]
  3. Cheremisina E.N. Kompleksnye sistemy jelektronnogo obuchenija kak instrumentarij ocenki kompetencij uchashhihsja [Complex systems of e-learning as a tool for assessing the competencies of students] / E.N. Cheremisina, P.A. Mitroshin, M.A. Belov // Science and business: ways of development. – 2013. – No. 5 (23). P. 113–122. [in Russian]
  4. Cheremisina E.N. Integracija virtual'noj komp'juternoj laboratorii i znanievogo prostranstva – novyj vzgljad na podgotovku vysokokvalificirovannyh IT–specialistov [Integration of a virtual computer laboratory and a knowledgeable space - a new look at the training of highly qualified IT specialists] / E.N. Cheremisina // System analysis in science and education. – 2014. – No.1 (23). P. 97–104. [in Russian]
  5. Carahova L.N. Standartnye operacionnye procedury (SOPy) kak faktor adaptacii studentov k professional'noj srede [Standard operating procedures (SOPs) as a factor in the adaptation of students to a professional environment] / L.N. Carahova // Actual problems of chemistry, biology and biotechnology: materials of the XI All-Russian Scientific Conference. North Ossetian State University named after KL Khetagurov / M-vo obrazovanija i nauki Ros. Federacii. Feder. gos. bjudzhet. obrazovat. uchrezhdenie vyssh. obrazovanija "SOGU". – Vladikavkaz, 2017. – P. 520–523. [in Russian]
  6. Carahova L.N. Adaptivnaja sistema obuchenija kak metod motivacii izuchenija neorganicheskoj himii v sisteme himicheskogo i farmacevticheskogo obrazovanija v ramkah klassicheskogo universiteta [Adaptive Learning System as a Method of Motivation for the Study of Inorganic Chemistry in the System of Chemical and Pharmaceutical Education within the Framework of the Classical University] / L.N. Carahova, S.V. Kabanov // Actual problems of chemistry, biology and biotechnology: materials of the 10th All-Russian Scientific Conference. North Ossetian State University named after KL Khetagurov / M-vo obrazovanija i nauki Ros. Federacii. Feder. gos. bjudzhet. obrazovat. uchrezhdenie vyssh. obrazovanija "SOGU". – Vladikavkaz, 2016. – P.243–246. [in Russian]
  7. Cheremisina E.N. Sistemnyj podhod k vnedreniju innovacij v uchebnyj process professional'nogo IT–obrazovanija [A systematic approach to the introduction of innovations in the learning process of professional IT education] / E.N. Cheremisina, N.A. Tokareva, O.Ju. Tjatjushkina // Information technologies in science, education and management. Institute of New Information Technologies. – Moskva, 2015. – P. 315–318. [in Russian]
  8. Kabanov S.V. Osobennosti distancionnogo obuchenija neorganicheskoj himii v mnogourovnevoj sisteme himicheskogo i farmacevticheskogo obrazovanija v klassicheskom universitete [Features of distance learning of inorganic chemistry in a multilevel system of chemical and pharmaceutical education in the classical university] / S.V. Kabanov, L.N. Carahova // Quality management of educational process in the higher school in conditions of reforming: materials of the International scientific conference / M-vo obrazovanija i nauki Ros. Federacii. Feder. gos. bjudzhet. obrazovat. uchrezhdenie vyssh. obrazovanija "SOGU". – Vladikavkaz, 2017. – P. 162–165. [in Russian]
  9. Antipov O.E. Opyt ispol'zovanija otkrytogo programmnogo obespechenija v virtual'noj komp'juternoj laboratorii na osnove tehnologii oblachnyh vychislenij [Experience of using open source software in a virtual computer lab on the basis of cloud computing technology] / O.E. Antipov, M.A. Belov // Problems and perspectives of the development of education in Russia. – 2010. – No.6. P. 112–116. [in Russian]
  10. Belov M.A. Koncepcija usovershenstvovannoj arhitektury virtual'noj komp'juternoj laboratorii dlja jeffektivnogo obuchenija specialistov po raspredelennym informacionnym sistemam razlichnogo naznachenija i instrumental'nym sredstvam proektirovanija [The concept of the advanced architecture of a virtual computer laboratory for effective training of specialists in distributed information systems for various purposes and design tools] / M.A. Belov, P.E. Lupanov, N.A. Tokareva and others // Modern Information Technologies and IT Education. – 2017. – V.13. No.1. P. 182–189. [in Russian]