2. Маркетинговое исследование

Рассмотрим готовые решения, способные заменить разрабатываемое программное обеспечение по теме «Разработать виртуальную лабораторию по разделу физики «Колебания и волны». Среди них можно отметить:

• Виртуальная лаборатория по физике для школьников 1.0 (автор Монахов Вадим);

• Виртуальная лаборатория «Физика» компании «ProTechTraining»;

• «1С:Физический конструктор».

5.1 Виртуальная лаборатория по физике для школьников 1.0 (автор Монахов Вадим)

Виртуальная лаборатория содержит набор программ по школьному курсу физики и предназначена для использования учителями на уроках физики, а также учащимися для выполнения заданий с использованием компьютеров на уроках и дома. Может быть использована при подготовке к ДПЮ.

Состав программы «Виртуальная лаборатория по физике для школьников»:

Раздел 1. Методы научного познания.

Определение цены деления прибора.

Взвешивание тел и определение их плотности.

Построение графиков по результатам эксперимента (всплытие пузырька).

Раздел 2. Механика.

График x(t) неравномерного движения.

Графики x(t), v(t), a(t) неравномерного движения.

Относительность движения.

Скорость, ускорение, коэффициент трения.

Законы сохранения энергии и импульса.

Полет тела, брошенного горизонтально.

Полет тела, брошенного под углом к горизонту.

Математический маятник. Виды трения.

Связанные маятники.

Раздел 3. Молекулярная физика и термодинамика.

Распределение Максвелла.

Понятие температуры. Теплопроводность.

Раздел 4. Электричество.

Потенциал. Эквипотенциальные линии. Пробный заряд.

Электрические заряды в металле и диэлектрике.

Цифровой осциллограф на основе звуковой карты компьютера.

Раздел 5. Квантовая и атомная физика.

Квантовая частица в потенциальной яме.

Раздел 6. Виртуальные лабораторные работы.

10 Класс:

Опытная проверка закона Гей-Люссака.

Измерение модуля упругости (модуля Юнга) резины.

Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.

Измерение удельного сопротивления проводника.

Изучение последовательного соединения проводников.

Изучение параллельного соединения проводников.

Определение заряда электрона.

11 Класс:

Изучение явления электромагнитной индукции.

Измерение показателя преломления стекла.

Изучение треков заряженных частиц.

Раздел 7. Самотестирование по школьному курсу физики.

Давление. Статика.

Кинематика.

Динамика.

Колебания и волны.

Работа и энергия.

Оптика.

Молекулярная физика и термодинамика.

Электричество и магнетизм.

Электрический ток.

Атомная и квантовая физика, СТО.

Раздел 8. Обработка результатов эксперимента.

Набор программ для построения графиков и обработки результатов эксперимента.

Лицензия на виртуальную лабораторию дается на учебное заведение с правом копирования на произвольное число компьютеров как в рамках данного учебного заведения, так и на личные компьютеры, используемые учащимися.

5.2 Виртуальная лаборатория «Физика» компании «ProTechTraining»

Перечень виртуальных лабораторных работ комплекса «Физика»

1. Движение тела по окружности под действием силы тяжести и упругости.

2. Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

3. Измерение ускорения свободного падения.

4. Изучение зависимости показателя преломления воздуха от давления с помощью интерференционного рефрактометра.

5. Изучение закона Ома для полной цепи.

6. Изучение изменения энтропии.

7. Изучение колебаний пружинного маятника.

8. Изучение колебательного движения математического маятника.

9. Изучение свободных затухающих колебаний физического маятника.

10. Исследование смешанного соединения проводников.

11. Наблюдение действия магнитного поля на ток.

12. Наблюдение фазовых переходов «жидкость-газ» и определение критической температуры Фреона-13.

13. Наблюдение явления электромагнитной индукции.

14. Определение концентрации раствора при помощи сахариметра.

15. Определение модуля упругости резины.

16. Определение скорости полета пули с помощью баллистического маятника.

17. Проверка закона сохранения энергии при действии сил тяжести и упругости.

18. Распределение Максвелла.

Виртуальные лабораторные работы – это аналог реальных лабораторных работ (опытов) в которых используется, тоже оборудование, приспособления и т.д., основное отличие виртуальных лабораторных работ – это их выполнение на компьютере.

Различные технологии по-разному позволяют формировать профессиональные навыки и умения, интуицию и творческие способности.

Последние исследования Haskett consulting inc. (HCI): «Люди запоминают 20 % того, что они видят, 40 % того, что они видят и слышат и 70 % того, что они видят, слышат и делают». Похожие данные были получены в других российских и зарубежных источниках.

Процент запоминания:

• если читают (текст) - 10-30%;

• если видят (графика) - 20-40%;

• если слышат и видят (мультимедиа) - 30-50%;

• если говорят и пишут (интерактивные) - 50-75%;

• если делают (компьютерные имитаторы) - 65-95%.

Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что наибольшая эффективность реализуется по средствам технологии формирования виртуальной реальности, так как достигается «перекрытие» большого количества каналов восприятия человека (зрение, слух, кинестетика).

Виртуальные лабораторные работы имеют встроенную поддержку наиболее прогрессивных технологий, включая виртуальную реальность (объемная визуализация, объемный звук, трекеры, шлемы виртуальной реальности, виртуальные перчатки).

Использование передовых технологий в области визуализации, взаимодействия с пользователем и формирования виртуальной реальности определяют лидирующее положение виртуальных лабораторных работ среди прочих электронных образовательных ресурсов.

Глобальный консорциум IMS занимается разработкой и внедрением открытых спецификаций для поддержки различных процессов в информационных образовательных технологиях. Спецификации широко поддержаны производителями. Используется в проектах EASEL и TRIAL-SOLUTIONS.

Применение ряда международных стандартов (SCORM, IMS CP), касающихся предоставления электронного образовательного контента, позволяет встраивать созданные компьютерные тренажеры в системы организации учебного процесса, использующие эти стандарты. Также это гарантирует востребованность и возможность успешного внедрения созданных тренажеров в ближайшем будущем. А применение кроссплатформенных решений позволяет использовать создаваемые компьютерные тренажеры на различных аппаратных платформах и операционных системах (MS Windows, Linux, MAC OS и т.д.).

Возможна поставка комплексов виртуальных лабораторных работ в формате SCORM-пакета для систем управления обучением (LMS), что позволит использовать виртуальные лабораторные работы при дистанционной технологии обучения, использую практически все известные LMS, например Moodle и мн.др.

Виртуальные лабораторные работы могут быть выполнены в системе Linux. На сегодняшний день поддерживаются следующие дистрибутивы Linux: Ubuntu, Kubuntu, Edubuntu, Mandriva, Debian

Все виртуальные лабораторные работы имеют встроенное учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ, включая необходимые формулы для расчетов и т.д., а также перечень контрольных вопросов для защиты лабораторных работ студентами.

5.3 «1С:Физический конструктор 2.0»

«1С:Физический конструктор» – творческая компьютерная среда, предназначенная для поддержки школьного курса физики при помощи виртуальных экспериментов. Программа позволяет создавать интерактивные модели физических явлений и исследовать их в школе, дома, на факультативных занятиях, в сети Интернет.

«1С:Физический конструктор 2.0» охватывает следующие разделы физики:

1. Кинематика.

2. Динамика.

3. Законы сохранения.

4. Колебания и волны.

5. Основы молекулярно-кинетической теории.

6. Основы электростатики.

Инструментарий «1С:Физического конструктора 2.0» позволяет:

1. Строить системы тел и связей.

2. Производить динамический расчет взаимодействий.

3. Проводить измерения и вычисления.

4. Строить графики измеряемых величин и функций.

5. Строить графики по таблицам значений с погрешностями.

6. Использовать текстовый редактор с вводом формул.

7. Гибко настраивать состав панелей инструментов в моделях.

Динамический наглядный механизм «Физического конструктора» обеспечивает младшим школьникам возможность творческой манипуляции с объектами, а ученикам старшей школы – полнофункциональную среду для конструирования и решения задач.

Для ученика: коллекция интерактивных моделей; самостоятельное исследование и эксперимент.

Для учителя: организация проектной деятельности учащихся; создание обучающих материалов и контрольных работ; коллекция интерактивных моделей.

К данному изданию «1С:Физического конструктора» прилагается «Коллекция моделей», содержащая 55 учебных экспериментов с интерактивными заданиями и демонстрациями. Коллекцию дополняют развернутые методические указания по использованию моделей в учебном процессе.

Программная среда «1С:Физический конструктор»:

• может использоваться как дома, так и в школе при различных формах проведения занятий и при различной компьютерной оснащенности учебного класса;

• позволяет быстрее и эффективнее освоить школьный курс по физике, повышает запоминаемость материала;

• обеспечивает возможность изучения математики на основе деятельностного подхода за счет внедрения элементов эксперимента и исследования в учебный процесс;

• повышает степень эмоциональной вовлеченности учащихся в занятия, обеспечивает возможность постановки творческих задач и организации проектной работы;

• демонстрирует, насколько эффективно могут использоваться современные технологии для моделирования и визуализации физических явлений.

После короткого ознакомления с программой учителя и ученики способны успешно использовать «1С:Физический конструктор» на уроках и дома, что проверено на практике в ходе апробаций в школах.

Программная среда «1С:Физический конструктор»:

• позволяет работать на компьютерах под управлением операционных систем MS Windows, Linux, Mac OS;

• обеспечивает экспорт создаваемых учебных моделей в виде интернет-совместимых java-апплетов, независимых от программы-редактора, но позволяющих использовать все возможности конструктивной среды;

• поддерживает спецификацию SCORM RTE для интеграции с системами управления учебным процессом (LMS).

5.4 Оценка целесообразности разработки нового программного продукта

Сведём полученные результаты в итоговую таблицу 1 для принятия решения о целесообразности разработки нового программного продукта.

Таблица 1 – Сводные данные маркетингового исследования

Наименование ПО	Процент соответствия поставленной задаче	Стоимость, грн.
Программный продукт 1: Виртуальная лаборатория по физике для школьников 1.0 (автор Монахов Вадим)	50 %	10500,00
Программный продукт 2: Виртуальная лаборатория «Физика» компании «ProTechTraining»	50 %	88200,00 за право установки на 10 компьютеров
Программный продукт 3: «1С:Физический конструктор 2.0»	100 %	3260,00 за право установки на 15 компьютеров, 5800 – дополнительная лицензия на образовательное учреждение
Разрабатываемый программный продукт (Виртуальная лаборатория по разделу физики «Колебания и волны»)	100 %

Программные продукты 1 [Виртуальная лаборатория по физике для школьников 1.0 (автор Монахов Вадим)] и 2 [Виртуальная лаборатория «Физика» компании «ProTechTraining»] не полностью соответствуют требованиям поставленной задачи и стоят дорого, при этом автоматизируют много процессов, которые не будут использоваться при выполнении лабораторных работ по разделу физики «Колебания и волны».

Программный продукт 3: [«1С:Физический конструктор 2.0»] полностью удовлетворяет поставленной задаче, но стоит достаточно дорого, и также автоматизируют много процессов, которые не будут использоваться при выполнении лабораторных работ по разделу физики «Колебания и волны».

В результате проведённого исследования можно заключить, что разработка нового программного обеспечения целесообразна. Для полноты исследования необходимо провести оценку экономической эффективности.