Цифровые лаборатории пришли в жизнь школы, многие школы России

   уже успешно используют их, как в учебном процессе, так и во внеурочной деятельности,                проведении исследовательской и проектной деятельности.

Цифровые лаборатории - оборудование для проведения широкого спектра        экспериментов, исследований, демонстрационных опытов, и конечно огромный ресурс для организации исследовательской базы. Так же они позволяют проводить исследования не только на территории школы, но и применяются в походных условиях. Они обеспечивают автоматизированный сбор и обработку данных, позволяют отображать ход эксперимента в виде графиков, таблиц, показаний приборов. Они позволяют сохранять результаты экспериментов в реальном масштабе времени анализировать впоследствии.

Можно задать вопрос, почему это оборудование является современным в наших школах и что оно дает обучающимся. В процессе учебной деятельности с цифровыми лабораториями у школьников формируется представление о современных формах и базовых методах био-химического анализа, развиваются умения работать с нетекстовыми источниками информации. Такой подход в полной мере соответствует задачам, определяемым ФГОС, который предполагает приоритет развития у учащегося широкого комплекса общих учебных и предметных умений.

Сейчас на рынке образовательных технологий огромный выбор цифровых лабораторий. Я хочу сегодня поговорить о цифровой лаборатории «Научные развлечения», после капитального ремонта школы они поступили на баланс моего кабинета. Первое ощущение – это набор датчиков, что это дает, зачем это оборудование? Как учитель сразу заволновалась, справлюсь ли я с этим оборудованием. Поэтому я поэтапно начала изучать, подключать, устанавливать драйвера по инструкциям,   согласовывая с техниками, изучая дополнительную литературу. Уважаемые коллеги!   Делюсь с вами своим опытом.

Расскажу об архитектуре цифровой лаборатории. Школьная цифровая лаборатория «Научные развлечения» представляет собой индивидуальный компьютер, имеющий встроенную или подключаемую интерфейсную плату для соединения с компьютером измерительных датчиков. Компьютер выполняет роль датчика. Сенсор-датчики могут транслировать значение измеряемых параметров по радиочастоте и быть не связанными физически с регистратором. Значение любого физического параметра можно передать числом по результатам измерения соответствующего датчика. Цифровой регистратор на основе персонального компьютера часто разрешает включать сразу несколько датчиков о вести одновременно наблюдение по нескольким параметрам.

В чем же преимущество цифровых лабораторий? Первое и самое главное – наглядное представление результатов эксперимента в виде графиков, диаграмм и таблиц, хранение и компьютерная обработка результатов эксперимента, сопоставление данных, полученных в результате различных экспериментальных опытов, возможность многократного проведения эксперимента, наблюдение за динамикой исследуемого явления, доступность сведений по быстро протекающим реакциям, сокращение времени эксперимента. Быстрота получения результатов, ну и конечно интерес учащихся.

Применять можно и на уроках, на факультативных занятиях, проектной и исследовательской работе в полевых исследованиях.

Давайте рассмотрим применение данных лабораторий на уроках химии и биологии:

1.На уроках химии и биологии

2. Факультативные занятия

3.Кружковая деятельность

Выборный вид деятельности и применение лабораторий рассмотрим на конкретных примерах.

Применение на уроках химии и биологии (практические и лабораторные работы)

Тема урока: Практическая работа: «Знакомство с лабораторным оборудованием» (8 класс)

Цель: определить в какой части пламени производить нагревание

Оборудование: спиртовка, температурный датчик (-20-180 градусов)

Ход эксперимента:

1. Подключение датчика к компьютеру или интерактивной доске

2. Внести датчик в разные части пламени и зафиксировать результаты с графика

3. Сформулировать проблемную ситуацию - почему опасно прикасаться горячей пробиркой к фитилю, что произойдет, если это случится.

Вывод: разница температур (холодная часть пламени и горячая пробирка) может произойти разрыв пробирки и осколки могут принести вред учащемуся и произойдет разлив, действующего вещества. Наиболее горячая-верхняя часть пламени, в ней проводим нагревание.

Тема урока: «Почвенное питание растений» (6 класс)

Лабораторная работа «Сравнение количества минеральных веществ в разных типах почв»

Цель: Изучение количества доступных растению минеральных веществ в различных типах почв.

Оборудование: Ноутбук. Электронный измеритель электропроводности, образцы песчаной, глинистой и торфяной почв, мерные стаканы, дистиллированная вода.

Ход эксперимента:

•  Подготовка почвенных растворов (в химический стаканчик с водой добавить навески земли), растворы должны быть подписаны.
•  По очереди помещаем датчик помещаем в каждый раствор, проводя измерение электропроводности и примерное содержание минеральных солей (после каждого замера датчик протираем чистой и сухой салфеткой)
•  Сформулировать проблемную ситуацию- На какой почве выращиваем картофель (торфяная).

Тема урока: «Электролитическая диссоциация»

Цель: Определить электропроводность химических веществ

Оборудование: датчик электропроводности, три стакана, два с веществами: поварена соль, дистиллированная вода

Ход эксперимента:

1. Измерить электропроводность воды

2. Измерить электропроводность поваренной соли

3. Добавить соль в воду, перемешать и повторить измерение

4. Проанализировать результаты (электролиты и неэлектролиты)

5. Сформулировать проблемную ситуацию – Что определяет проведение электрического тока в растворе?

Вывод: Деление веществ на электролиты и неэлектролиты, наличие свободных заряженных частиц. 

Тема урока: «Гидролиз солей»

Цель: измерить РН растворов солей и по результатам вывести понятие «гидролиз».

Оборудование: ноутбук, датчик РН, штатив с лапкой, растворы солей: хлорид натрия, хлорид цинка, карбонат натрия (примерно 0,1 моль литр)

Ход работы:

1.Устанавливаем датчик в штативе

2. Подключаем к USB-порту

3.Погружаем датчик последовательно во все растворы (после каждого измерения, промываем датчик)

4. Результаты фиксируем (в растворах каких солей среда сильно-кислая, сильно-щелочная, нейтральная)

5. Сформулировать проблемную ситуацию - Откуда в растворах берутся ионы – ОН и Н? (Выводим понятие-гидролиз)

6. Практическая проблемная ситуация на дом (Почему гидролиз доставляет немало хлопот нефтяникам?) (Ответ: В нефти имеются примеси воды и многих солей , особенно хлоридов кальция и магния. При перегонке нефть нагревают до 250 градусов и выше, происходит интенсивное взаимодействие указанных хлоридов с водяным паром. Образующийся при этом хлороводород вступает в реакцию с металлом, из которого сделано оборудование, разрушает его, что резко увеличивает стоимость нефтепродуктов) 

Внеурочная деятельность

Тема занятия: «Жизнедеятельность клеток»

Цель: Увидеть зависимость процессов жизнедеятельности дрожжей от питания и температуры

Оборудование: сухие дрожжи, три стакана с теплой водой, сахар, микроскоп, интерактивная доска.

Ход работы:

1. В стакан с теплой водой (кипяченой) добавить щепотку дрожжей

2. Разлейте по 3 трем стаканам (один- контрольный уберите в сторону)

3. В пробу два добавить чайную ложку сахара

4. В пробу три добавить 10 ложек сахара

5. Отложить проверку результатов на полчаса

6. Через полчаса капните пробу 1 на предметное стекло, прижмите покровными и рассмотрите на среднем и большом увеличении

7. Далее рассмотрите пробу 2 и 3

8. Определите на какой пробе больше всего клеток дрожжей, в чем причина

Вывод: 1 проба - нет питания, 2 проба комфортное питание,3-проба осмос, гибель клеток(нет потери формы, но есть выход воды из клетки, обезвоживание)

Проблемная ситуация (домашнее задание)-почему производители хлеба настаивают на выпечке на температуре +98 градусов(Дрожжевые грибки в такой среде не в состоянии сохранять жизнеспособность)

Литература:

• Галчаский, М. Ю. Эффективность использования цифровой

лаборатории на уроках в специализированном биологическом классе [Электронный ресурс] / М. Ю. Галчаский, О. Б. Макарова // Современные подходы к работе с высокомотивированными старшеклассниками : материалы V Всерос. науч.-практ.конф. – Красноярск, 2016. – С. 46–49. – Доступ с сайта НЭБ eLIBRARY.RU. – Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=27459886. – 03.10.2019.

• Герца, А. В. Приёмы работы с цифровой лабораторией [Текст] / А. В.

Герца, Н. В. Шарыпова // Профессиональный дебют – 2012 : сб. науч. ст. и практ.-ориентир. материалов / ред. О. И. Чикунова. – Шадринск : ШГПИ, 2012. – С. 239–243.

• Гущин Д.Д. Сдам ГИА [Электронный ресурс] / Режим

доступа: https://bio-oge.sdamgia.ru/problem?id=12461

Обзор цифровых лабораторий [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://sitimedia.ru/cifrovye_laboratorii

• Шутяева Е. А. Наураша в стране Наурандии [Текст]: цифровая

лаборатория для дошкольников и младших школьников: методическое руководство для педагогов / Е. А. Шутяева. – Москва: Научные развлечения, 2018. – 75 с.