Симуляции

Симуляция (жарг., калька c англ. simulation) — имитация какого-либо физического или химического    процесса при помощи искусственной (напр., механической или компьютерной) системы. Также используется перевод «имитационное моделирование».

Существуют несколько бесплатных нейросетевых решений, доступных на территории России, которые позволяют ученикам проводить моделирование химических и    физических  процессов  без необходимости написания скриптов. Вот несколько популярных инструментов:

Molecular Workbench — это интерактивная платформа для моделирования и симулирования физических и химических явлений. Она включает в себя готовые сценарии и модели, которые можно настраивать и запускать без необходимости программирования.

   Возможности:

     - Моделирование химических реакций:** Предоставляет встроенные модели для различных типов химических реакций, включая кислотно-щелочные, окислительно-восстановительные и каталитические реакции.

     - Анализ спектров:Позволяет визуализировать и анализировать спектры поглощения и излучения, а также проводить спектроскопический анализ.

     - Кинетика реакций: Включает модели для исследования скорости химических реакций и влияния различных факторов на эту 

 PhET — это веб-сайт проекта PhET Interactive Simulations, который разрабатывает интерактивные образовательные симуляции для изучения физики, химии, математики, биологии и других научных дисциплин. Симуляции создаются командой Университета Колорадо в Боулдере и доступны бесплатно для использования учителями, студентами и всеми заинтересованными лицами.

### Основные возможности Phet:

1. Интерактивность: Все симуляции разработаны так, чтобы пользователи могли взаимодействовать с объектами, изменять параметры экспериментов и наблюдать за результатами своих действий в реальном времени. Это помогает лучше понять сложные научные концепции через практическое применение знаний.

2. Разнообразие тем:

   - Физика: Механика, электричество, магнетизм, оптика, термодинамика, квантовая физика и многое другое.

   - Химия: Химические реакции, молекулярная структура, периодическая таблица элементов, равновесие реакций.

   - Математика: Графики функций, вероятности, геометрия, алгебра, статистика.

   - Биология: Клеточная биология, генетика, экология.

   - Земля и космос: Астрономия, климат, география.

3. Поддержка разных уровней обучения: Симуляции подходят как для школьников начальных классов, так и для студентов университетов. Они помогают визуализировать абстрактные понятия и делают обучение более доступным и увлекательным.

4. Многоязычность: Симуляции переведены на множество языков, включая русский, что делает их доступными для широкой аудитории.

5. Простота использования: Большинство симуляций не требуют установки дополнительного программного обеспечения и работают прямо в браузере.

6. Возможность адаптации под учебные программы: Учителя могут использовать симуляции в качестве дополнения к урокам, лабораторных работ или самостоятельных исследований учеников.

### Примеры симуляций:

- Физика: «Качели», где можно исследовать движение маятника, изменяя длину нити и массу груза.

- Химия: «Строение атома», которая позволяет изучить строение атомов различных элементов.

- Математика: «График функции», где можно строить графики различных функций и изучать их свойства.

- Биология: «Генетика моногибридного скрещивания», где можно моделировать наследование признаков у потомства.

Таким образом, проект PhET предоставляет мощные инструменты для визуализации и исследования сложных научных концепций, делая процесс обучения более интересным и эффективным.

Примеры целей обучения

• При наличии кислот или оснований одинаковой концентрации продемонстрируйте понимание силы кислоты и основания: 1. Соотнесите силу кислоты или основания со степенью их диссоциации в воде. 2. Определите все молекулы и ионы, присутствующие в данном растворе кислоты или основания. 3. Сравнив относительные концентрации молекул и ионов в растворах слабых и сильных кислот (или оснований). 4. Опишите сходства и различия между сильными кислотами и слабыми кислотами или сильными основаниями и слабыми основаниями.

• Демонстрировать понимание концентрации раствора путем: 1.Описания сходств и различий между концентрированными и разбавленными растворами. 2.Сравнения концентраций всех молекул и ионов в концентрированных и разбавленных растворах определенной кислоты или основания.

• Используйте как силу кислоты или основания, так и концентрацию ее раствора, чтобы: 1. Описать словами и рисунками (графиками или молекулярными рисунками), что это означает, если у вас есть: Концентрированный раствор слабой кислоты (или основания) или Концентрированный раствор сильной кислоты (или основания) или другие комбинации. 2. Исследовать различные комбинации силы/концентрации, которые приводят к одинаковым значениям pH.

• Опишите, как обычные инструменты (pH-метр, электропроводность, pH-бумага) помогают определить, является ли раствор кислотным или щелочным, сильным или слабым, концентрированным или разбавленным.

Labster — это платформа для виртуальных лабораторных экспериментов, предлагающая широкий спектр симуляций в области биологии, химии, физики и других наук.

   - Возможности:

     - Моделирование химических реакций:Labster предоставляет симуляции для различных типов химических реакций, включая органические синтез, биохимические реакции и многое другое.

     - Анализ спектров: Включены симуляции для анализа спектров поглощения и эмиссии, а также для идентификации неизвестных веществ по их спектрам.

     - Кинетика реакций:Лабораторные симуляции позволяют исследовать влияние различных условий на скорость химических реакций.

    Примечание: Labster требует подписки, однако часто предоставляются бесплатные пробные версии или специальные предложения для образовательных учреждений.

ChemCollective — это инициатива Университета Карнеги-Меллона, направленная на создание интерактивных виртуальных лабораторий по химии.

Возможности: Моделирование химических реакций: ChemCollective предлагает симуляции для различных типов химических реакций, включая равновесные реакции, реакции ионного обмена и окислительно-восстановительные реакции.

Анализ спектров: Включен модуль для анализа спектров и идентификации веществ по их спектральным данным.

Кинетика реакций:Доступны симуляции для исследования скорости химических реакций и влияния различных параметров на этот процесс.

MolView — это бесплатный онлайн-инструмент для визуализации молекул и химических реакций. Он поддерживает просмотр трехмерных моделей молекул, а также позволяет строить химические уравнения и просматривать информацию о веществах.

Возможности:

Моделирование химических реакций: Ученики могут вводить химические уравнения и наблюдать за реакцией в режиме реального времени. 

Анализ спектров: МолView интегрируется с базой данных PubChem, что позволяет искать и анализировать спектральные данные различных соединений.

Кинетика реакций:*юХотя MolView не предоставляет прямых возможностей для исследования кинетики реакций, он может служить хорошим инструментом для начального понимания химических процессов.

Geogebra – это бесплатная интерактивная математическая среда для обучения геометрии, алгебре, статистике и исчислению. Она позволяет создавать графики функций, геометрические фигуры, решать уравнения и многое другое.

   - Возможностями являются :Симуляция различных математических процессов через графический интерфейс, создание динамических моделей, работа с аналитическими выражениями.

Desmos – это бесплатный онлайн-калькулятор и инструмент для построения графиков функций. Он поддерживает широкий спектр математических операций, включая построение графиков, решение уравнений, работу с матрицами и статистикой.

Возможности: Построение графиков функций, решение уравнений, анализ данных, работа с комплексными числами.

Платформы: Веб-версия, мобильное приложение для Android и iOS.

Mathematica – это мощная система компьютерной алгебры от компании Wolfram Research. Бесплатный доступ к части функционала предоставляется через веб-интерфейс Wolfram Alpha.

Возможности: Решение уравнений, вычисление интегралов и производных, построение графиков, работа со статистикой и вероятностью.

Платформы: Веб-версия, настольное приложение (платное), мобильное приложение (частично бесплатное).