Реализация системно-деятельностного подхода с помощью

Реализация системно-деятельностного подхода с помощью цифровых
лабораторий PASCO на уроках естественно-научного цикла
Светлана Николаевна Беликова, учитель биологии
МБОУ «СОШ № 198», г. Северск Томской области
Эксперимент — истинный посредник между
человеком и природой.
Леонардо да Винчи
Основная цель образования, в соответствии с требованиями ФГОС - развитие
личности школьников посредством формирования у них новой системы универсальных
знаний, умений и навыков в основе, которой лежит деятельностный подход, он
предполагает организацию интенсивной, постоянно усложняющейся деятельности.
Только через деятельность ученик качественно усваивает науки, создаются условия для
развития творческой и исследовательской деятельности, это особенно важно в изучении
естественных наук, поскольку на ступени школьного обучения закладываются основы
мировоззрения. Активную роль в планирование и проведение исследований объектов и
процессов внешнего мира играет новое оборудование, основанное на компьютерных
технологиях. Школьные цифровые лаборатории уже прочно входят в перечень
оборудования, которые активно приходят в образовательные учреждения сегодня.
Цифровая лаборатория PASCO включает в себя датчики для сбора данных в реальном
времени, программное обеспечение для визуализации и анализа данных
естественнонаучных экспериментов. Интерактивные лаборатории и лабораторное
оборудование – всё это разработано для проведения фронтальных лабораторных работ и
организации проектной деятельности учащихся при базовом и профильном уровне
обучения.
•
•
Цифровые учебные лаборатории позволяют:
перевести школьный практикум естествознания на качественно новый уровень;
подготовить учащихся к самостоятельной творческой работе в любой области;
•
•
•
осуществить приоритет деятельностного подхода к процессу обучения;
развить у учащихся широкий комплекс общих учебных и предметных умений;
овладеть
способами
деятельности,
формирующими
познавательную,
информационную, коммуникативную компетенции.
Комплект датчиков по биологии для учителя (Расширенный)
Датчик колориметр
Датчик углекислого газа
Датчик кислорода
Датчик этанола
Датчик низ. давления/Барометр
Датчик проводимости
Датчик погоды
Датчик pH
Мультидатчик температуры
Датчик частоты дыхания
Ручной сенсор частоты сердечного ритма
Датчик ЭКГ
Датчик спирометр
Датчик силы
Емкости для экспериментов
«Метаболизм», «Фотосинтез»
С помощью лабораторных наборов PASCO можно организовать в школе
современную лабораторию по изучению человека и окружающих его флоры и фауны.
Набор цифровых датчиков Расширенный позволяет провести до 30 лабораторных работ,
предусмотренных программой по биологии, а также десятки экспериментов вне урочного
курса биологии в рамках исследовательской и проектной деятельности учащихся. Набор
цифровых датчиков Стартовый состоит из самых популярных датчиков, с помощью
которых можно провести более 10 лабораторных работ по курсу биологии. Набор
датчиков Физиология человека позволит ученикам изучить своё тело, физические и
химические процессы, происходящие в их организме во время еды, в течение нагрузок и
отдыха. Данные наборы помогут организовать лабораторные практикумы.
При изучении естественных наук в современной школе огромное значение имеет
наглядность учебного материала. Наглядность даёт возможность быстрее и глубже
усваивать изучаемую тему, помогает разобраться в трудных для восприятия вопросах, и
повышает интерес к предмету. К сожалению, раньше оборудование для лабораторных
работ по биологии, как правило, ограничивалось микроскопами и набором готовых
препаратов или реактивов. Поэтому большинство работ носило лишь описательный
характер. Наличие кино- и видеоматериалов по изучаемым темам также не решало
проблемы, поскольку не давало возможности детям принимать участие в работе. С
помощью цифровых лабораторий можно проводить работы, как входящие в школьную
программу, так и совершенно новые исследования. Применение лабораторий значительно
повышает наглядность, как в ходе самой работы, так и при обработке результатов
благодаря новым измерительным приборам, входящим в комплект лаборатории (датчики
углекислого газа, влажности, дыхания, концентрации кислорода, частоты сердечных
сокращений, температуры, кислотности и пр.). Оборудование цифровой лаборатории
универсально, может быть включено в разнообразные экспериментальные установки,
проводить измерения в «полевых условиях», экономить время учеников и учителя,
побуждает учеников к творчеству, давая возможность легко менять параметры измерений.
Кроме того, программа для видеоанализа позволяет получать данные из видеофрагментов,
что позволяет использовать в качестве примеров и количественно исследовать реальные
жизненные ситуации, отснятые на видео самими учащимися и фрагменты учебных и
популярных видеофильмов.
Использование цифровых лабораторий способствует значительному поднятию
интереса к предмету и позволяет учащимся работать самим, при этом получая не только
знания в области естественных наук, но и опыт работы с интересной и современной
техникой, компьютерными программами, опыт взаимодействия исследователей, опыт
информационного поиска и презентации результатов исследования. Учащиеся получают
возможность заниматься исследовательской деятельностью, не ограниченной темой
конкретного урока, а самим анализировать полученные данные. Так, например, при
изучении кислотности различных веществ учащиеся самостоятельно делают вывод, что
многие популярные напитки вредны для пищеварительной системы, а при использовании
некоторых моющих средств и, тем более, химических реактивов необходимо пользоваться
перчатками.
Применение лабораторий позволяет преподавателю на своих занятиях реализовать
технологию проблемного обучения. Сценарий лабораторного практикума будет состоять
из следующих пунктов:
• постановка вопроса,
• прогнозирование результата,
• сбор данных, анализ,
• обсуждение причин различных ответов,
• оценка ответов для лучшего понимания,
• создание выводов,
• обсуждение.
Именно
такой
исследовательский
подход
при
изучении
предметов
естественнонаучного цикла позволяет выстроить систему обучения, при которой
обучение становится более эффективным и углубленным. Например, при изучении тем
«Температура воды», «Свойства воды», «Сезонные изменения в природе», выполняя
лабораторную работу с помощью цифрового датчика температуры PASCO, дети узнают:
Почему лёд тает, а вода закипает? Где теплее - в классе или на улице? Почему жидкость в
термосе долго остаётся горячей? Почему тепло в варежках? Изучить мир звуков, понять,
что такое шум, узнать, почему тише в лесу, а не рядом с дорогой, поможет цифровой
датчик звука PASCO. При проведении лабораторной работы «Измерение громкости
звука» по теме «Влияние шума окружающей среды на здоровье человека» дети измеряют
и анализируют уровень шума на уроке и во время перемены. При сравнении результатов
измерения учащиеся делают вывод, что уровень шума на перемене равен уровню шума на
рок - концерте, дискотеке. Этот эксперимент заставляет детей задуматься над тем, какой
вред своему здоровью они сами себе могут причинить.
Цифровая лаборатория позволяет проводить учебные эксперименты не только в
классе, но и на природе, что особенно актуально для исследований по естественным
наукам. Устройства PASCO прочны, надежны и не требуют постоянного подключения к
электрической сети. Так, например, для экологического исследования возьмите с собой
датчик влажности почвы, качества воды, датчик положения, датчик погоды. При этом
результаты измерений могут быть обработаны и проанализированы непосредственно во
время проведения работы без подключения к компьютеру. При изучении темы «Для чего
растениям солнце», датчик освещённости PASCO позволяет учащимся наблюдать влияние
света на растения, а также измерять уровень освещённости школьного кабинета, понять,
что такое свет и тень. Проводя научные исследования, учащиеся познают и понимают
научные идеи, а также переживают опыт учёных, открывающих мир.
Метод исследования является главным процессом в обучении. Учащиеся,
вовлеченные в процесс исследования, формулируют вопросы и продумывают варианты
ответов на них. Они собирают данные, формируют и решают, каким образом их
представить, а также проверяют достоверность полученных ими знаний. В ходе
выполнения заданий учащиеся развивают такие навыки, как критическое мышление
(составление грамотных вопросов, разработка экспериментальных стратегий, нахождение
и фиксирование существующих ошибок), компетентность в процессе (калибровка
оборудования, сбор данных), знание проектов и конструкций (сборка приборов,
соблюдение мер безопасности, смешивание растворов), и навыки аналитического
мышления (построение графиков, моделирование, статистика). Для изучения науки с
помощью проведения исследований необходимо полностью изменить учебную программу
и ввести новые инструменты и материалы, относящиеся к этим навыкам.
Электронные датчики сбора данных дают преимущества для учащихся:
• наблюдают за явлениями, которые происходят слишком быстро или являются
слишком короткими, или происходят через очень долгий временной предел, или
находятся вне диапазона восприятия человека;
• проводят измерения с помощью оборудования, которым можно пользоваться на
протяжении многих лет;
• собирают точные данные с конкретным указанием времени и места;
• быстро собирают, графически изображают и анализируют данные таким образом,
чтобы эффективно использовать время в аудитории;
• применение оборудования на практике и анализ полученных данных, которые
сопоставимы с устройствами используемыми в реальной жизни.
Классическая методика выстраивания занятий с проведением экспериментов
строится по следующей схеме: учитель объясняет новую тему, затем для закрепления
материала решаются задачи на применение изученного материала, если позволяет учебная
программа, то обучающиеся проводят лабораторный эксперимент, на котором они имеют
возможность на практике подтвердить верность изложенной теории.
•
•
•
•
•
•
•
•
Принципы успешного выполнения лабораторных работ посредством исследований:
создание условий для обучения с проведением опытов и исследования,
для подготовки учащихся к выполнению их собственного научного исследования
необходимо время и желание,
учащиеся должны овладеть навыками работы, сбора электронных данных, демонстрации
оборудования и объяснения данных,
изучение информации по работе с оборудованием и программным обеспечением,
начинайте работу с легких заданий, где применяется только один датчик и не требуется
калибровка,
демонстрируйте выполнение первых нескольких заданий, чтобы смоделировать
правильное применение оборудования и материалов,
выполните с учащимися несколько лабораторных заданий от начала до конца, пока они не
поймут, что от них требуется,
стимулируйте совместное обучение, (учащиеся имеют различные навыки и интересы,
которые они могут привнести в процесс сотрудничества в рамках одной команды),
поощряйте совместные усилия учащихся.
создавайте группы, распределяя обязанности между ее членами.
Педагогическая новизна в применении цифровой лаборатории PASCO – это
предоставление в распоряжение обучающихся не только оборудования, но и заранее
подготовленных сценариев выполнения работы с постановкой проблемы. Сам
эксперимент, наблюдения, полученные показания и обработка результатов должны
подтолкнуть «исследователя» к своим открытиям, выстраиванию пока неизвестной ему
модели. Самый важный момент в данном подходе – итоговое обсуждение полученных
результатов, коллективный анализ, итоговые выводы. Деятельностный подход на уроках
естественно-научного цикла позволяет выстроить систему обучения, при которой
достигается максимальное качество обученности.
Литература: http://edcommunity.ru