Использование цифровой лаборатории "Vernier" на занятиях по физике и во внеурочной деятельности

Физику называют экспериментальной наукой. Многие законы физики открыты благодаря наблюдениям за явлениями природы или специально поставленным опытам. Опыт либо подтверждает, либо опровергает физические теории. И чем раньше человек приучается проводить физические эксперименты, тем раньше он может надеяться стать искусным физиком экспериментатором.

Преподавание физики, в силу особенности самого предмета, представляет собой благоприятную среду для применения системно -деятельностного подхода, так как курс физики средней школы включает в себя разделы изучение и понимание которых требует развитого образного мышления, умения анализировать и сравнивать.

Особенно эффективными методами работы являются элементы современных образовательных технологий, такие как экспериментальная и проектная деятельность, проблемное обучение, использование новых информационных технологий . Данные технологии позволяют приспособить учебный процесс к индивидуальным особенностям обучающихся, содержанию обучения различной сложности, создают предпосылки для того, чтобы ребенок участвовал в регуляции собственной учебной деятельности.

Ученический физический эксперимент – это метод общеобразовательной и политехнической подготовки учащихся. Он должен быть краток по времени, легок в постановке и нацелен на усвоение и отработку конкретного учебного материала. Эксперимент позволяет организовать самостоятельную деятельность учащихся, а также развивать практические умения и навыки.

Провести фронтальные лабораторные работы, решить экспериментальные задачи, выполнить кратковременные физические эксперименты в несколько раз эффективнее, чем ответы на вопросы или работа над упражнениями учебника.

Изучение физики с помощью эксперимента дает возможность познавать мир физических явлений, наблюдать явления, получать экспериментальные данные для анализа наблюдаемого, устанавливать связь данного явления с ранее изученным явлением, вводить физические величины, измерять их.

Исследовательская деятельность включает в себя несколько этапов, начиная от постановки цели и задач исследования, выдвижения гипотезы, заканчивая, проведением эксперимента и его презентацией.

Исследование может быть как кратковременным, так и долгосрочным. Но в любом случае, его проведение мобилизует ряд навыков у учащихся и позволяет формировать и развивать следующие универсальные учебные действия:

• •    систематизация и обобщение опыта по применению информационнокоммуникационных технологий в процессе обучения;

• •    оценка (измерение) влияния отдельных факторов на результат деятельности;

• •    планирование – определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата;

• •    контроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений и отличий от эталона;

• •    соблюдение правил техники безопасности, оптимальное сочетание форм и методов деятельности;

• •    коммуникативные умения при работе в группе;

• •    умения представлять аудитории результаты своей деятельности;

• •    развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе.

Цифровые лаборатории «Vernier» – это оборудование для проведения широкого спектра исследований, демонстраций, лабораторных работ по физике, биологии и химии, проектной и исследовательской деятельности учащихся. В состав лаборатории водит:

• •    Датчик расстояния Vernier Go! Motion;

• •    Датчик температурыVernier Go! Temp;

• •    Адаптер Vernier Go! Link;

• •    Датчика частоты сердечных сокращений (ручной пульсометр) Vernier Hand-Grip Heart Rate Monitor;

• •    Датчик светаVernier TI/TI Light Probe;

• •    Комплекс учебно-методических материалов;

• •    Интерактивный USB-микроскоп CosView.

С помощью программного обеспечения Logger Lite 1.6.1 можно:

• •    собирать данные и отображать их в ходе эксперимента;

• •    выбирать различные способы отображения данных - в виде графиков, таблиц, табло измерительных приборов;

• •    обрабатывать и анализировать данные;

• •    импортировать/экспортировать данные текстового формата;

• •    просматривать    видеозаписи    предварительно    записанных

экспериментов.

Лаборатория обладает рядом достоинств: позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах, дают возможность производить удобную обработку результатов. Мобильность цифровой лаборатории позволяет проводить исследования за рамками учебного класса. Применение лаборатории позволяет реализовать системно - деятельсностный подход на уроках и занятиях. Эксперименты, проводимые с помощью цифровой лаборатории «Vernier» наглядны и эффективны, что дает возможность более глубокого понимания темя учащимися.

Применяя исследовательский подход к обучению можно создать условия для приобретения учащимися навыков научного экспериментирования и анализа. Кроме того, повышается мотивация учения посредством активного участия в процессе урока или занятия. Каждый ученик получает возможность провести собственный эксперимент, получить результат, рассказать о нем другим.

Таким образом, можно сделать вывод, что использование на занятиях по физике цифровой лаборатории Vernier позволяет формировать у учащихся навыки исследовательской деятельности, что повышает эффективность обучения и способствует достижению современных образовательных целей.

Перечень компонентов:

• •    интерфейс для обработки и регистрации данных;

• •    специальное программное обеспечение на CD-диске для работы с данными на компьютере;

• •    специальное программное обеспечение на CD-диске для работы в режиме Wi-Fi всего оборудования лаборатории;

• •    датчики для проведения экспериментов;

• •    дополнительные аксессуары для датчиков.

Назначение лаборатории:

• •    создание условий для более глубокого изучения физики, химии и биологии с применением современных технических средств;

• •    повышение активности учащихся в познавательной деятельности и повышение интереса к изучаемым дисциплинам;

• •    развитие творческих и личностных качеств;

• •    создание условий при ограниченности бюджета одновременной работы всех учащихся над изучаемой темой с использованием современных технических средств;

• •    исследовательская и научная работа.

Возможности лаборатории:

• •    работа в одной беспроводной сети всех компонентов предлагаемой лаборатории, интерактивной доски, проектора, документ-камеры, личных планшетов и мобильных устройств учащихся;

• •    возможность использования в обучении планшетов разных операционных систем;

• •    проведение более 200 экспериментов по всему курсу основной и средней школы;

• •    создание и демонстрация собственных экспериментов;

• •    тестирование учащихся;

• •    возможность передачи данных для домашнего задания на мобильное устройство учащегося;

• •    возможность просмотра на интерактивной доске любого планшета учащегося для демонстрации выполненного задания;

• •    возможность  работы отдельно с каждым из компонентов

лаборатории;

• •    возможность  сбора данных и  проведения экспериментов за

пределами учебного класса.

Лабораторное оборудование для опытов с датчиками;

• •    методические рекомендации с подробным описанием опытов для учителя;

• •    пластиковые контейнеры для упаковки и хранения лаборатории.

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

• •    сократить время, которое затрачивается на подготовку и проведение фронтального или демонстрационного эксперимента;

• •    повысить наглядность эксперимента и визуализацию его результатов, расширить список экспериментов;

• •    проводить измерения в полевых условиях; модернизировать уже привычные эксперименты.

В комплект цифровой лаборатории входит набор датчиков, с помощью которых можно проводить несложные наглядные эксперименты и опыты (датчик температуры, датчик содержания CO2, датчик света, датчик расстояния, Датчик частоты сердечных сокращений). Учащиеся выдвигают гипотезы, собирают данные при помощи датчиков, анализируют полученные данные для определения правильности гипотезы. Использование при проведении научных экспериментов в классе компьютера и датчиков обеспечивает точность измерений и позволяет непрерывно контролировать процесс, а также сохранять, отображать, анализировать и воспроизводить данные и строить на их основе графики.

Применение датчиков Vernier способствует безопасности при проведении занятий по естественным наукам. Датчики температуры, подключаемые к компьютерам, дают возможность избежать использования учащимися ртутных или других стеклянных термометров, которые могут разбиться. Оборудование использую как на уроках физики, химии, биологии, информатики, так и внеурочной деятельности при работе над проектами.

Обучающиеся овладевают способами следующих видов деятельности: познавательной, практической, организационной, оценочной и деятельностью самоконтроля. При использовании цифровых лабораторий наблюдаются следующие положительные эффекты: повышение интеллектуального потенциала школьников; увеличивается процент обучающихся, участвующих в различных предметных, творческих конкурсах, проектно-исследовательской деятельности и повышается их результативность.

Применение электронных образовательных ресурсов должно оказать существенное влияние на изменение деятельности учителя, его профессионально-личностное развитие, инициировать распространение нетрадиционных моделей уроков и форм взаимодействия педагогов и учащихся, основанных на сотрудничестве, а также появлению новых моделей обучения, в основе которых лежит активная самостоятельная деятельность обучающихся . Использование электронных образовательных ресурсов в процессе обучения предоставляет большие возможности и перспективы для самостоятельной творческой и исследовательской деятельности учащихся.

В заключении скажем, что использование на занятиях естественнонаучного блока цифровой лаборатории Vernier позволяет формировать у учащихся навыки исследовательской деятельности, что повышает эффективность обучения и способствует достижению современных образовательных целей.