Применение цифровой лаборатории на уроках биологии

ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВОЙ ЛАБОРАТОРИИ НА УРОКАХ БИОЛОГИИ

ЖУРАВКИНА ОЛЕСЯ БОРИСОВНА

Учитель биологии КГУ «Средняя общеобразовательная школа № 12», Семей, Казахстан

Аннотация. Цифровые технологии все больше входят в нашу жизнь. На современном этапе учебные занятия проходят с применением ИКТ. Школьные кабинеты оснащаются компьютерной техникой. Начинается настоящее господство Интернета и информационных технологий. Мы вторгаемся в виртуальное пространство все глубже и глубже. На уроках биологии можно, совершая виртуальные путешествия, знакомиться с природой, растительностью и обитателями различных уголков как нашей страны и всего мира. Используя трёхмерные интерактивные модели, ученик быстрее и лучше поймёт учебный материал. Изучая естественные науки, педагоги ставят перед учениками демонстрационные опыты в виртуальных лабораториях, а учащиеся выполняют лабораторные и практические работы на экранах компьютеров, используя виртуальные приборы, инструменты и материалы.

Для того, 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 гораздо 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 остаётся только обработать полученные результаты.  Вот к таким современным средствам измерения и относится цифровая лаборатория. [

Цифровые лаборатории — это новое поколение школьных естественнонаучных лабораторий. Они предоставляют возможность:

- модернизировать уже привычные эксперименты.

- сократить время, которое затрачивается на подготовку и проведение эксперимента;

- повысить наглядность эксперимента и визуализацию его результатов, расширить список экспериментов. [1]

Лаборатория — это комплект, в состав которого входят датчики и регистратор.

Впервые в образовательной практике в комбинации с переносными и настольными компьютерами используется столь широкий спектр датчиков. Среди них датчики РН, напряжения, освещенности, температуры, влажности, кислорода, дыхания и другие. Сбор данных от датчиков и их первичная обработка и анализ осуществляется измерительного интерфейса с использованием проводной или беспроводной связи Bluetooth. После процедуры синхронизации компьютеров с настольным персональным компьютером данные можно просматривать, а затем производить более сложную математическую обработку результатов на более мощном ноутбуке или настольном компьютере ПК. [2]

Планшет «Einstein»– идеальный инструмент для управления экспериментом и обработки данных.

Основные достоинства:

• отображение данных в виде графиков, таблиц или показаний шкалы прибора;

• получение данных в режиме реального времени (on-line);

• журналы экспериментов, включающие в себя одновременно инструкции по проведению эксперимента, его настройки и отчет;

• интуитивно понятное  и простое управление регистрацией данных;

Цифровое оборудование целесообразно использовать на дополнительных занятиях. Данные виды занятий, в отличие от урока, более свободны в отношении временных рамок и мест проведения. Да и вопросы, решаемые на этих занятиях, призваны углубить и расширить материал, изучаемый в рамках урока. [3]

Так на занятиях по экологии при изучении загрязнения воздуха можно провести полевое занятие и измерить уровень углекислого газа и других веществ, присутствующих в атмосфере в различных точках населенного пункта или загородной зоны. К примеру, находясь вблизи оживлённой автотрассы, включить прибор на регистрацию измерений и, постепенно удаляясь от трассы, следить, как меняется уровень углекислого газа. Отойдя на заранее определённое расстояние, зафиксировать полученный результат. Вернувшись в учебное заведение, результат можно обработать как в этот же день, так и на следующем занятии. Аналогично можно провести исследование по содержанию кислорода в учебном помещении в течение всего дня. Можно посоветовать учащимся провести исследование по теме «Влияние городских зелёных зон на температуру и относительную влажность окружающей среды», что потребует неоднократного проведения измерений в течение учебной четверти или даже учебного года и их дальнейшего анализа.

Исследовательские работы по биологии «Процесс скисания молока», «Спиртовое брожение в дрожжах», «Влияние внешних факторов на процесс фотосинтеза», «Потеря воды наземными растениями», «Определение абиотических условий под камнями с помощью датчиков температуры и освещённости», «Определение абиотических условий под камнями с помощью датчиков температуры и влажности». Перечисленные  лабораторные работы, естественно, не исчерпывают возможностей лаборатории. Учитель вместе со своими учениками может разработать и провести ещё более интересные, более актуальные исследования. Цифровая лаборатория предоставляет все условия для развития творческого подхода в процессе обучения.

Использование Цифровой лаборатории «Einstein»– на уроках естественнонаучного цикла способствует:

•повышению эффективности учебного процесса, степени наглядности эксперимента и визуализации его результатов;

•расширению списка учебных экспериментов; получению данных, недоступных в традиционных опытах;

•уменьшению времени, затрачиваемого учителем и учащимися на организацию и проведение фронтального и демонстрационного эксперимента;

•успешному проведению измерений в природных, полевых условиях;

•внедрению цифровых технологий в область традиционных экспериментов и исследовательской работы.

  ЛИТЕРАТУРА

1. Гэйбл Э.Цифровая трансформация школьного образования.Международный опыт, тренды, глобальные рекомендации [Текст] / пер.сангл.; под науч. ред. П. А. Сергоманова; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. —М.:НИУ ВШЭ, 2019. — 108 с.

2. Методическое пособие «Цифровые лаборатории на уроках биологии» Автор: Алексеева Татьяна Валерьевна Организация: ФГКОУНВМУ г. Санкт-Петербург “Современный урок” –URL:https://www.1urok.ru/categories/3/articles/29543

3. Статья «Использование цифровых лабораторий по биологии для обеспечения новых образовательных результатов в подготовке учителя биологии» -URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_46541437_66639687.pdf