использование цифровой лаборатории в образовательном процессе позволяет что
Преимущества «Цифровой лаборатории»
Универсальные учебные навыки, формируемые при использовании программы «Цифровая лаборатория»
Цели внедрения в деятельность учащихся лицея комплекта «Цифровая лаборатория. Базовый уровень» и «Цифровая лаборатория. Профильный уровень»:
1) ознакомление школьников с современными методиками измерения физических величин и обработки результатов экспериментальных естественнонаучных исследований;
2) выполнение требований современного стандарта школьного физического образования, требующего активного освоения современных способов получения, обработки и представления информации, а также методов проведения исследовательских работ.
Комплект «Цифровая лаборатория» сопровожден методическими рекомендациями по проведению лабораторных работ и программой «Цифровая лаборатория». Работы проводятся с использованием реального оборудования, состыкованного с цифровыми датчиками, сигнал с которых поступает на компьютер.
Компьютерная программа только ускоряет выполнение экспериментальных работ за счет автоматизации рутинных процедур обработки количественных данных: создание и заполнение таблиц, построение графика по табличным данным, подбор теоретической прямой (кривой), проходящей через все экспериментальные точки. При этом ученик для получения количественных данных должен осознать смысл сигнала выводимого на экран (момент времени, в который происходит определенное событие, например, пересечение телом определенного места на скамье, рост температуры, давления, напряжения и т.п. в разные моменты времени).
Предлагаемое оборудование и программное обеспечение может быть использовано не только в рамках предложенных авторами сценариев разработанных работ, но и для проведения самостоятельных исследований с использованием 4 датчиков, входящих в комплект, и с использованием других датчиков фирмы «Научные развлечения».
Учитывая переходный период между использованием в лабораторных работах в рамках традиционной методики эксперимента и в рамках компьютеризированного практикума, в «Цифровую лабораторию» включены работы, которые имеют аналоги работ на традиционном оборудовании (например, сложение напряжений на последовательных участках цепи). Ряд работ может быть выполнен как с оформлением на распечатанных бланках, так и с оформлением электронного отчета, хотя последней форме отчета следует отдать преимущество. Такие работы учитывают, что в основной школе целью выполнения лабораторных работ является не только приобретение экспериментальных навыков, но и обучение заполнению таблиц и самостоятельному построению графиков (подбор масштаба, расстановка точек, проведение прямых через точки и т.д.). В этом случае компьютер и датчики выполняют роль измерительного средства (цифрового секундомера, вольтметра, осциллографа). Однако ряд работ принципиально выполним только при использовании датчиков и компьютера.
Важной целью внедрения цифровой лаборатории в практику преподавания физики в основной школе является формирование новой культуры отчетности по экспериментальным исследованиям. Ученики должны научиться формировать электронный отчет в виде rtf-файла, в который войдет:
1) фото установки вместо традиционной схемы установки;
2) исходный сигнал с датчика;
3) таблица, формируемая в ходе обработки этого сигнала (серии сигналов);
4) график, выстраиваемый на основе полученной таблицы;
5) кривая, описывающая экспериментальную зависимость и ее уравнение;
6) выводы, набранные с клавиатуры.
Конечной целью проведения работ является:
1) умение поставить работу,
3) сопоставить информацию, представленную в табличном и графическом виде,
4) сделать правильный вывод из наблюдения или измерения.
Использование цифровой лаборатории дает возможность ученику ознакомиться с гораздо большим числом графиков, чем это позволяет традиционная методика. Здесь они работают и с графиком параболы, и с графиком гиперболы. Интерпретация сигналов с датчиков в виде непрерывных растущих и убывающих кривых дает дополнительный инструмент к трактовке графической информации и приобщению ребенка к этому умению. Важно, что использование ВЕБ – камеры и составление электронного отчета позволяет провести не только работы, где требуется получить числовые значения величин, но отчитаться о проделанной работе получением качественной зависимости или фотографии, сопроводив их словесным описанием или комментариями.
Программное обеспечение «Цифровая лаборатория» фирмы «Научные развлечения» предназначено для работы с данными, получаемыми от цифровых датчиков и видеокамеры, подключённых к персональному компьютеру. Программа поставляется на компакт-диске, вкладываемым в каждый лоток с оборудованием. Можно воспользоваться flash-накопителем, ёмкостью не менее 2-х Гб.
Работа с данными может состоять из одного или нескольких нижеперечисленных пунктов:
1) получение данных и вывод временной зависимости физической величины от времени на экран;
2) заполнение таблицы на основе сигнала, полученного с датчика;
3) составление предварительная обработка полученных данных, например, подсчет суммы двух столбцов или возведение полученной в столбце величины в квадрат и т.д.;
4) построение графика;
5) аппроксимация выбранных точек итоговой зависимости одной или несколькими функциями;
6) набор статистики по нескольким проведённым опытам;
7) составление электронного отчета
8) распечатка и заполнение бланка отчета (в комплекте с программой поставляются файлы для распечатки к работам);
Каждая предложенная работа содержит свой сценарий, в котором (в разной степени в разных работах) реализуются следующие методические идеи:
1) возможность внесения данных в таблицы отчета чисел только с экспериментальной установки с фиксированием даты выполнения;
2) разумная автоматизация рутинных процедур (заполнение таблиц, однородные операции с ячейками столбцов в таблицах, построение графика по точкам и т.п.);
3) проведение измерений, после фиксации изображения с помощью веб-камеры;
4) компьютерный подбор «наилучших» кривых для полученных экспериментальных данных (парабола, гипербола, прямая, идущая в ноль, константа, корневая зависимость) вместо традиционной трактовки результатов только на основе прямолинейной зависимости, полученной после преобразования переменных;
5) автоматическая проверка результатов некоторых арифметических действий, входящих в отчет;
6) оформление отчета в виде электронного документа с возможностью внесения в него фото экспериментальной установки с веб-камеры, вида исходных сигналов с датчиков, промежуточных и итоговых таблиц, графиков, дополнения отчета текстом путем ручного набора текста с клавиатуры или копирования из внешних цифровых ресурсов;
7) экспорт полученных данных после первичной обработки сигнала с датчика во внешний редактор таблиц, обработка во внешнем редакторе и включение результатов обработки в электронный отчет.
Метод работы с данными определяется индивидуально в каждом отдельно взятом сценарии.
Элементы интерфейса программы, обеспечивающие возможности работ, изложены в методическом описании. Для ознакомления с интерфейсом программы разработаны специальные работы, в которых акцент сделан не на проведение содержательного исследования с целью установления определенных закономерностей, а на ознакомление с определенными возможностями программного обеспечения, необходимыми для выполнения остальных работ. Освоение программы и работы с датчиками позволит затем использовать это оборудование для проведения собственных исследований, спланированных учителем или самим учеником.
Цифровые лаборатории для школы: основные возможности и преимущества
Подача информации на уроках по предметным дисциплинам, в рамках которых рассматриваются абстрактные явления и процессы, достаточно сложная. Школьникам бывает трудно представить, понять суть изучаемого объекта, осознать его свойства и характеристики, необходимо подключать фантазию, абстрактное и логическое мышление. Визуализировать и смоделировать изучаемые явления и процессы поможет использование различных форм учебной деятельности: практические и лабораторные работы, исследования.
Зачем нужна цифровая лаборатория для учителя и ученика?
Цифровая лаборатория по физике для ученика и преподавателя полностью оптимизирует стандартный образовательный процесс. Теперь учитель может не тратить время урока на настройку и проверку точности измерительных приборов, датчиков и индикаторов. Цифровое лабораторное оборудование имеет эталонные и высокоточные настройки, поэтому нет необходимости дополнительного контроля.
Где используется лабораторно-технологическое оборудование?
Эффективное проведение лабораторных, исследовательских и практических работ возможно только при условии применения высокоточного, современного и многофункционального оборудования.
В эту категорию включены различные виды лабораторно-технологического оборудования:
Комплекты для лабораторного практикума
Комплект для лабораторного практикума по оптике
В наборе присутствуют все необходимые датчики, приспособления и устройства, необходимые для выполнения всех лабораторных работ в соответствии с требованиями учебных программ в разделе «Оптика» общеобразовательного курса по физике.
Комплект для лабораторного практикума по механике
Производители предлагают полный набор оборудования, измерительных приборов и аксессуаров, подходящих для выполнения фронтальных лабораторных работ и физического практикума по механике. Комплект отлично познакомит школьников с методами простых измерений линейных размеров, силы, температуры, объемов, массы и времени.
Комплект для лабораторного практикума по молекулярной физике
Набор знакомит учеников с базовыми явлениями молекулярной теории строения веществ, способами измерения энергии тел, природой тепловых явлений. Использование комплекта развивает в школьниках экспериментальные умения и навыки исследования.
Комплект для лабораторного практикума по электричеству (с генератором)
Для проведения фронтальных лабораторных работ в комплекте предоставлены измерительные приборы, датчики, источник питания и расходные материалы. С помощью оборудования школьники изучают магнитное поле, электрическую цепь, принцип работы электродвигателя постоянного тока.
Комплект для изучения основ механики, пневматики и возобновляемых источников энергии
В состав набора входят научно-познавательные конструкторы для изучения физических явлений экспериментальным путем. Школьники понимают принцип появления ветра, оценивают его силу, изучают процесс превращения механической энергии в электричество.
Есть заявка? Хотите скомплектовать класс? Поберем всё оборудование и мебель, подготовим документы и поставим с отсрочкой 45 дней.
Статья «Использование цифровой лаборатории «Архимед» в образовательном процессе школы»
В начале XXI века современную жизнь довольно сложно представить без использования информационных технологий. Интенсивный переход к информатизации общества обуславливает все более глубокое внедрение информационных технологий в различные области человеческой деятельности. Это вполне справедливо и для учебного процесса, где без компьютера уже не обойтись.
Современная школа ставит задачу формирования новой системы универсальных знаний, умений и навыков, а также опыта самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, т. е. современных ключевых компетенций, которые и определяют новое содержание образования. Школа должна содействовать успешной социализации молодежи в обществе, ее активной адаптации на рынке труда, освоению базовых социальных способностей и умений, приобщению учащихся к творческой и исследовательской деятельности.
Коллектив нашей школы считает, что огромную роль в решении этих задач сегодня играет реализация возможности использования в образовательном процессе цифровой лаборатории «Архимед».
Цели использования лаборатории «Архимед»:
Цифровые лаборатории «Архимед» – это оборудование для проведения широкого спектра исследований, демонстраций, лабораторных работ по физике, биологии и химии, проектной и исследовательской деятельности учащихся. Лаборатория состоит из:
КПК и TriLink имеют функцию синхронизации с настольным ПК, далее данные можно просматривать на персональном компьютере, а затем производить дальнейшую обработку результатов. При помощи расширенного варианта программы MultiLab, входящею так же в программное обеспечение КПК, производить конвертирование, т.е. перевод файлов в различные форматы без изменения их расширения, включая графические файлы и потоковое видео в формате AVI.
Существует два вида лабораторий:
Рассмотрим каждую составную часть цифровой лаборатории.
1. Карманный персональный компьютер Palm – представляет собой миниатюрный компьютер с возможностью беспроводного соединения и автономным питанием. Он оснащён программой MultiLab.
При помощи MultiLab можно:
2. Данные в программу MultiLab поступают из измерительного интерфейса TriLink посредством беспроводной связиBluetoth. TriLink осуществляет сбор данных и их первичную обработку, а так же принимает сигналы от датчиков, регистрирует данные экспериментов. Может работать с восемью датчиками одновременно как самостоятельно, так и под управлением персонального компьютера.
3. В состав лаборатории входят 22 цифровых датчика. Они являются особо чувствительными и обладают минимальной погрешностью при измерениях.
В состав лаборатории по физике включены датчики:
В состав лаборатории по биологии и химии включены датчики:
4Дополнительно лаборатория Архимед оснащается цифровым микроскопом – это существенно расширяет ее возможности.
Цифровой микроскоп – это приспособленный для работы в школьных условиях оптический микроскоп, снабженный преобразователем визуальной информации в цифровую. Он обеспечивает возможность передачи в компьютер в реальном времени изображение микрообъекта и микропроцесса, его хранения, в т.ч. в форме цифровой видеозаписи, отображения на экране, распечатки, включения в презентацию.
Цифровой микроскоп используется на уроках природоведения и окружающего мира, биологии, химии, физики, экологии, в освоении отдельных разделов курса информатики и информационных технологий.
Микроскоп соединяется с компьютером посредством интерфейса 2.0 и имеет программу Digital Blue(tm) QX5(tm) Computer Microscope под ОС Windows для просмотра и обработки данных, есть возможность использовать другие программы, такие, как Adobe Photoshop CS2, ACDSee, для сбора и обработки графических данных, а так же Nero Vision, Pinnacle, Adobe Premere для обработки и конвертирования потокового видео в различных форматах.
В настоящее время получено и используется новое программное обеспечение под ноутбуки Macintosh на базе операционной системы Macintosh OS 10.4. Преимущества программы, по сравнению с программой под Windows очевидно – мобильность использования, а так же расширенные настройки интерфейса, включающего в себя помимо фиксированного увеличения линз микроскопа 10 60 и 200 кратного, так же цифровой плавный трехкратный зум на каждую линзу, коррекцию резкости, контраста и гаммы.
Для сбора, анализа и обработки данных имеется целый комплект дополнительного программного обеспечения, включающий в себя программы, которые позволяют осуществлять сбор экспериментальных данных, графический анализ данных, решение математических уравнений, обработку экспериментальных данных на настольном компьютере.
Лаборатории обладают целым рядом неоспоримых достоинств: позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах, дают возможность производить удобную обработку результатов. Обладают мобильностью, что позволяет проводить исследования в «полевых условиях».
Осваивая лаборатории можно осуществить дифференцированный подход и развить у учащихся интерес к самостоятельной исследовательской деятельности. Эксперименты, проводимые с помощью цифровой лаборатории «Архимед» более наглядны и эффективны, это даёт возможность лучше понять и запомнить тему. С цифровыми лабораториями можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования.
Цифровая лаборатория «Архимед» активно используется в работе школьного научного общества учащихся, что позволяет выполнять сложные научные эксперименты в ходе проектных и исследовательских работ учащихся.
Применяя такой исследовательский подход к обучению, создаются условия для приобретения учащимися навыков научного анализа явлений природы, осмыслению взаимодействия общества и природы, осознанию значимости своей практической помощи природе.
Каждый учитель сможет разработать свои интересные лабораторные опыты, которые сделают процесс обучения более интересным и запоминающимся.
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Учитель физики Ж. В. Клюшина,
г. Шахты Ростовской области
школьных естественнонаучных лабораторий
Цифровые технологии все больше входят в нашу жизнь. На современном этапе учебные занятия проходят с применением ИКТ. Школьные кабинеты оснащаются компьютерной техникой.
Характерным для настоящего времени становиться появление в образовании принципиально новых информационных средств, которые могут повлиять на цели, содержание, методы и организационные формы обучения в учебном заведении любого уровня и профиля.
Необходимая и весьма важная часть изучения естественных наук – экспериментирование.
Эксперимент является неотъемлемой частью познания природы, изучение ее законов. Такие науки как физика, химия, биология не могут изучаться только теоретически, им обязательно нужна практическая подоплека. Эксперимент позволяет учащимся самим убедиться в справедливости существующих законов природы, а также в верности выдвинутой научной гипотезы или, наоборот, в ее ошибочности.
Чтобы повысить эффективность эксперимента, необходимо использовать современные приборы, ведь именно они регистрируют данные, которые и являются основой вычислений. К таким современным приборам относятся всевозможные датчики, призванные различные виды физических величин, в том числе звук, свет, силу, давление и другие, перевести в электрические сигналы. Полученные электрические сигналы подаются через специальное устройство, называемое регистратором, на компьютер, где программным образом обрабатываются и могут быть представлены нам в самой разнообразной форме, как в виде стилизованных аналоговых или цифровых приборов, так и в виде графиков. Последние имеют большую наглядность при изучении происходящих процессов и избавляют исследователей от рутинной работы по снятию показаний и заполнения таблиц. Тем более, что в ходе измерений данные в таблицу вносятся автоматически, и экспериментаторам остается только обработать полученные результаты. Вот к таким современным средствам измерения и относятся цифровые лаборатории.
По сравнению с традиционным оборудованием, цифровые лаборатории позволяют существенно сократить время на организацию и проведение работ, повышают точность и наглядность экспериментов, предоставляют большие возможности по обработке и анализу полученных данных.
В состав цифровой лаборатории входят следующие компоненты:
регистратор данных, позволяющий записывать и анализировать экспериментальные данные;
компьютер с программным обеспечением для управления регистратором;
датчики для измерения физических величин сопряженные с компьютером.
Взаимосвязи между компонентами цифровой лаборатории
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Сейчас уже никто не может представить современный процесс обучения без новых информационных технологий. И когда школа нас обеспечила возможностью проведения экспериментов с использованием учебного лабораторного оборудования и соответствующими программами, с помощью которых полученные данные обрабатываются и визуализируются на экране компьютера. То стало ясно, что это, огромное поле для творчества.
С помощью этого комплекса можно проводить различные эксперименты по внеурочной деятельности при организации проектной деятельности (для решения проектных задач), на уроках по курсу «Окружающий мир». Для проведения экспериментов не требуется сложного оборудования. Все измерения проводятся с помощью датчиков температуры, расстояния, силы, давления газа, света, магнитного поля, напряжения адаптера(СЛАЙД)
Весь этот интерактивный комплекс направлен на развитие у младшего школьника опыта общения с природой, умения наблюдать, исследовать явления окружающего мира, выделять характерные особенности природных объектов.
Сегодня хочу продемонстрировать вам использование «Датчика температуры» с помощью которого можно измерить температуру разных объектов– например, воды, воздуха и даже руки.
Любой исследовательский урок предполагает в начале урока создания проблемной ситуации. С целью создания проблемной ситуации до этого занятия мы просмотрели с учащимися мультфильм «Варежка». (Слайд) После просмотра предложила детям порассуждать о том, почему животным понравилась прятаться в варежку. Ответы были у всех одинаковые: потому что в варежках тепло! Отсюда вытекает следующий проблемный вопрос: почему в варежках тепло? Варежки создают тепло или удерживают его? Дети выдвинули две гипотезы (СЛАЙД). Некоторые учащиеся считали, что варежки создают тепло, а некоторые считали, что варежки удерживают тепло. И чтобы проверить правильность выдвинутых гипотез – мы должны были провести исследование с использованием датчика для измерения температуры.
Преимуществ о данного датчика в том, что, он легко подсоединяется к компьютеру и полученные результаты, в ходе измерений, в наглядной, удобной и понятной форме отображается на экране монитора и доски.
Какие измерения мы проводили?
1. мы сначала определили температуру раскрытой ладони; каждое полученное значение вносится в специальную таблицу данных;
2. затем измерили температуру пустой варежки;
3. и следующим объектом исследования у нас была ладонь в варежке.
(СЛАЙД) Обратите внимание на то, что сзади выстраивается температурный график, в котором температура каждого объекта проявляется разным цветом, что позволило детям легко сделать вывод о том, что источником тепла является рука, а не варежка.
Этот эксперимент был направлен на то, чтобы показать детям, что сами по себе варежки не согревают, а лишь удерживают тепло, вырабатываемое нашим телом – для этого мы использовали датчики измерения температуры. Т.о., цель сформулированная детьми на этапе мотивации – была достигнута.
2. Использование датчика света.
(СЛАЙД) Лето не за горами. Все ребята и взрослые будут проводить очень много времени на солнце. При этом очень важно не навредить своему организму и коже. Чтобы не произошло, кожу нужно защитить от воздействия солнечных лучей. Одним из способов защиты кожи – является ткань, из которой сшита одежда. Компания, занимающаяся пошивом сорочек, поручила вам разработать модель для новой линии «солнцезащитных» сорочек. И вам выдали несколько образцов тканей для исследования. После того как прозвучал проблемный вопрос: какая ткань лучше всего защитит нашу кожу от солнца, т.е. пропустит меньше всего света, дети начали выдвигать свои предположения. Каждая выдвинутая гипотеза записывается на доске.
Предположения были разными.
Цель нашей работы: изучить солнцезащитные свойства различных образцов ткани.
1. Смоделировать процесс воздействия солнечного света при его прохождении сквозь слои различных видов ткани.
2. Измерять интенсивность света при его прохождении сквозь слои различных видов ткани.
3.Сделать вывод, какая ткань лучше всего подойдет для защиты нашей кожи, т.е. подойдёт для пошива «солнцезащитной » сорочки.
На этапе исследования дети сначала изучили историю первых тканей, познакомились с тканями, которые используют в разных странах мира. Только после этого начали проводить эксперимент с использованием датчика света с образцами ткани.
(СЛАЙД) Для данного эксперимента мы ещё использовали настольную лампу. Плотность ткани разная: тонкая просвечивающая, ткань средней плотности и ткань с плотным плетением.
Данный датчик измеряет интенсивность света, падающего на щуп его фотоэлемента.
После всех измерении на экране выстраивается график. В результате делают вывод, что чем толще ткань, тем лучше защита от света. Т.е. в нашем конкурсе победила плотная льняная ткань. Она лучше всего препятствовала проникновению света.
Дети очень любят эксперименты с микроскопом. Знакомятся с этим прибором уже в 1 классе.
Фрагмент знакомства с прибором «Микроскоп».
Передо мной стояла задача продемонстрировать возможности микроскопа при изучении строения различных объектов живой и неживой природы. Для этого я использовала перья птиц, сахар, соль.
Сначала провела вводную беседу с учащимися с целью сравнения возможностей органов чувств человека и использования достижений современной науки и техники.
(СЛАЙД) Предложила детям выполнить небольшую практическую работу «Какой квадрат больше?». Нужно было сравнить их на глаз, потом измерить линейкой стороны каждого квадрата, сделали вывод о наблюдаемом явлении. Т.о. детей подвела к тому, что наши органы чувств – удивительные приборы, созданные природой. Но их возможности ограничены. Для того, чтобы точно измерять расстояния, видеть удалённые на большое расстояние предметы, изучать строение живых организмов, человек создал разнообразные приборы. И так они знакомятся с современным цифровым микроскопом, который подключается к компьютеру, и на экран выводится увеличенное изображение изучаемых объектов.
Провожу практическую работу, где учащиеся сначала рассматривают невооруженным глазом перо птицы, описывают его строение, а потом с помощью микроскопа. Учащиеся делают вывод, что с помощью микроскопа им удалось рассмотреть какие-то новые детали в строении пера. После этого рассматривают крупинки сахара, соли, линии на подушечках пальцев. После чего делается вывод, что микроскоп – это прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений.
Данные датчики способствуют достижению таких результатов которых вы видите на экране
· определять цель наблюдения, выстраивать план наблюдения и фиксировать результаты;
· составлять план проведения опыта, предлагать порядок его проведения;
· узнавать и выбирать необходимое для проведения опыта оборудование (датчик измерения температуры);
· проводить измерения температуры ладоней и пустой варежки с помощью датчика;
· фиксировать результаты опыта в предложенной форме;
· следовать инструкции (плану) при самостоятельном проведении опыта;
· собирать необходимую информацию;
· проводить наблюдения и ставить опыты, использовать простейшие измерительные приборы;
Конечно, занятия с использованием интерактивных комплексов, требуют большой подготовки, но видя максимальную отдачу со стороны детей, вы поймёте, что это того стоит. Успехов вам!
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.