ОПЫТ
использования лаборатории
в урочной и внеурочной деятельности учащихся
в рамках ОО Естествознание
Программа модернизации содержания образования затрагивает все стороны образовательного процесса. Выдвигая в качестве основополагающей идеи компетентностный подход в образовательном пространстве. Исследовательская деятельность обучающихся позволяет им накапливать внутренние ресурсы, необходимые для дальнейшей социализации личности. Однако классические инструменты, которые применяются для получения, сбора и обработки информации (например, тот же амперметр, термометр или индикаторы), оперируют аналоговыми данными, которые по старинке фиксируются в тетради. Цифровые лаборатории оперируют теми же данными, но на качественно новом уровне – в цифровом формате.
Школы сегодня имеют достаточную финансовую поддержку со стороны государства для приобретения компьютерной и оргтехники. Цифровая лаборатория «PASCO» - новое поколение школьных естественно-научных лабораторий для проведения широкого спектра исследований, демонстраций, лабораторных работ.
В нашей школе лаборатория представлена комплектом учителя и шестью ученическими комплектами. Комплект учителя включает беспроводной интерфейс для подключения датчиков и 13 датчиков:
зонд окислительно-восстановительного потенциала
высокоскоростной счетчик капель
колориметр
спектрометр
датчик давления газов
рН
датчик удельной проводимости
напряжения
температурные датчики: термопарный от-200 до+1000, стальной от-35 до +135
датчики углекислого газа и кислорода
мультидатчик.
Ученический комплект отличается по трём позициям – в нём отсутствую спектрометр и датчики содержания углекислого газа и кислорода.
Ранее мы работали с цифровыми лабораториями «Архимед» и «Лабдиск». В чем преимущество лабораторно-цифрового оборудования PASCO:
это очень прочные и надежные устройства, что снижает стоимость владения, гарантия производителя 5 лет;
широкий выбор графических интерфейсов от специального устройства отображения SPARK до использования мобильных устройств (смартфонов, планшетов);
встроенный инструментарий математических методов анализа
единый интерфейс и формат данных для всех устройств - возможность делиться материалами с помощью облачных сервисов, отправлять по электронной почте, публиковать в on-line библиотеках
методическая поддержка на сайте сообщества учителей www.edcommunity.ru: где имеются учебные и методические материалы.
Однако, даже на этом сайте нет разработок уроков и практических работ с использованием этого оборудования.
На диске, входящем в комплект имеется 56 сценариев лабораторных работ по 5-ти предметным областям: по физике - 18, биологии – 16, химии – 12, географии – 6, окружающему миру – 4.
После знакомства с предлагаемыми работами и анализа возможностей применения датчиков, каждый из вас найдет связь содержания учебных тем вашего предмета с возможностями естественнонаучной лаборатории.
Эксперименты, проводимые с помощью ЦЛ более наглядны и эффективны, это даёт возможность лучше понять и запомнить тему. Хочу рассказать об интегрированном уроке химии и информатики в 8 классе по теме: «Растворение. Свойства растворов электролитов. Прикладное ПО».
Цели урока:
Предметные
формирование понятия программного обеспечения персонального компьютера и основных его групп;
формирование представлений о механизме растворения как физико-химическом процессе;
изучение свойств растворов электролитов.
Метапредметные
добиться понимания назначения прикладного программного обеспечения;
формирование исследовательских и социальных компетентностей
Личностные –
знакомство с исследовательской деятельностью, как основным видом деятельности, позволяющим изучать и моделировать разнообразные процессы и явления.
На уроке формировались регулятивные, личностные и познавательные универсальные учебные действия.
Урок начался с беседы о значении растворов в природе и быту, в результате которой учащиеся сформулировали тему и задачи урока. Далее ученикам предстояло выполнить эксперимент, но прежде учитель информатики познакомил их с программным обеспечением, устройствами ввода информации – датчиками и алгоритмом работы.
С целью изучения механизма растворения веществ в воде ребята измеряли температуру двух свежеприготовленных растворов веществ и дистиллированной воды.
Анализ полученных данных, представленных в виде графика, позволил сделать вывод: так как растворение веществ сопровождается различными тепловыми эффектами, следовательно, растворение – физико-химический процесс.
Второй эксперимент служил для создания проблемной ситуации.
Учащиеся измеряли электропроводность растворов солей различной концентрации. В результате исследователи обнаружили проблему: электропроводность хлорида алюминия оказалась выше электропроводности хлорида натрия, выдвинули гипотезу: электропроводность зависит от количества ионов в растворе, что подтвердилось в ходе дальнейшей учебной работы.
Урок завершился рефлексивной деятельностью учащихся.
Благодаря использованию ЦЛ удалось включить в активную деятельность весь класс, визуализировать химические процессы, сократить время обработки экспериментальных данных, организовать коллективное обсуждение и анализ результатов.
С цифровыми лабораториями можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Мои ученики являются участниками всероссийской экологической акции «Вода и здоровье» в рамках, которой исследуют свойства природной и водопроводной воды. На первом этапе взято 5 проб снега, определены значение рН, окисляемость и светопроницаемость водопроводной и талой воды. При этом отображение данных происходило на мобильных устройствах учеников.
В процессе работы по освоению лаборатории «PASCO» стало очевидным, что цифровые учебные лаборатории позволяют учителю:
реализовать деятельностный подход в образовании согласно ФГОС;
существенно повысить эффективность практических и лабораторных работ
подготовить учащихся к самостоятельной творческой работе в любой области;
совершенствовать у учащихся широкий комплекс предметных и универсальных учебных действий;
повысить мотивацию учащихся в процессе изучения естественных наук,
использовать новые возможности для внеклассной проектноисследовательской деятельности;
Цифровые лаборатории дают возможность учащимся:
визуально наблюдать за химическими явлениями, которые чаще всего имеют скрытый характер;
собирать точные данные с конкретным указанием времени и места;
быстро собирать, графически изображать и анализировать данные;
приобрести опыт работы с интересной и современной техникой, компьютерными программами, овладеть опытом научно-исследовательской деятельности.
Сам эксперимент, наблюдения, полученные показания и обработка результатов должны подтолкнуть «исследователя» к своим открытиям, выстраиванию пока неизвестной ему математической модели. Самый важный момент в данном подходе – групповое обсуждение полученных результатов, коллективный анализ, итоговые выводы.
Если учесть, что в связи с введением государственных стандартов уже в 8 классе, именно такой подход позволит организовать высокоэффективную систему внеурочных естественнонаучных занятий.
