Применение цифровой лаборатории на уроках биологии и химии

Применение цифровой лаборатории на уроках биологии и химии.

Начало ХХI в. проходит под знаком модернизации школьного образования.

Появляются новые педагогические технологии, методики, учебники.

Совершенствование средств и методов преподавания биологии должно ориентироваться на развитие познавательной деятельности и творческого мышления учащихся, выработку умений применять знания на практике. Для существенного улучшения организации обучения необходимо обращать внимание на такие формы работы, которые активизируют работу учеников. Всё шире в учебный процесс внедряются информационные технологии.

Сейчас компьютеры с проекционными устройствами, интерактивные доски появились во многих школьных кабинетах. Многие уроки биологии проходят с использованием компьютерной техники
К инновационным информационно-коммуникативным средствам обучения на уроках биологии и химии относятся цифровые лаборатории - оборудование и программное обеспечение для проведения демонстрационного и лабораторного эксперимента на занятиях естественнонаучного цикла. Это комплекты оборудования и программного обеспечения для сбора и анализа данных естественнонаучных экспериментов. Широкий спектр цифровых датчиков которые можно использовать учителям и ученикам на уроках и цифровой микроскоп.

. Цифровые лаборатории базируются на NOVA5000 или USB-link - это качественный скачок в становлении современной естественнонаучной лаборатории. Встроенный измерительный интерфейс служит для подключения до 4 цифровых датчиков. В естественнонаучной лаборатории это существенно расширяет спектр видов индивидуальной и групповой деятельности учеников. Все программное обеспечение на русском языке. Методические материалы разработаны российскими методистами и учителями в соответствии с Федеральным компонентом государственного образовательного Стандарта по физике, химии и биологии.

При изучении естественных наук в современной школе огромное значение имеет наглядность учебного материала. Наглядность дает 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 и химии, 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. Цифровые лаборатории являются новым, современным оборудованием для проведения самых различных школьных исследований естественнонаучного направления. С их помощью 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 как биологии-химии, (датчики освещенности, 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.

Думаю, что использование Цифровых лабораторий будет способствовать значительному поднятию интереса к предмету и позволит учащимся работать самим, при этом получать 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 получат возможность заниматься исследовательской деятельностью, не ограниченной темой конкретного урока, и самим анализировать полученные данные. Так, например, при изучении кислотности различных веществ учащиеся смогут самостоятельно сделать вывод, что многие популярные напитки вредны для пищеварительной системы, а при использовании некоторых моющих средств и, тем более, химических реактивов необходимо пользоваться перчатками.

Применяя цифровые лаборатории на уроках биологии, учащиеся смогут выполнить множество лабораторных работ

• по программе основной школы

  • Реакция сердечно-сосудистой системы на дозированную нагрузку

  • Действие ферментов на субстрат на примере каталазы…

  • Изучение кровообращения

  • Дыхательные функциональные пробы

  • Зависимость между нагрузкой и уровнем энергетического обмена

• по программе полной (средней школы)

  • Каталитическая активность ферментов в живых тканях

  • Приспособленность организмов к среде обитания

и экспериментальных заданий разной длительности, в том числе внеурочных исследований

• В разделе «Биология растений»

  • Поглощение воды корнями растений. Корневое давление

  • Дыхание корней

  • Поглощение листьями на свету СО2 и выделениеО2

  • Дыхание листьев

  • Испарение воды растениями

  • Дыхание семян

  • Условия прорастания семян

  • Теплолюбивые и холодостойкие растения

  • В разделе «Зоология»

    • Водные животные

    • Теплокровные и холоднокровные животные

  • В разделе «Человек и его здоровье»

    • Затруднение кровообращения при перетяжке пальца

    • Реакция ССС на физическую нагрузку

    • Газообмен в легких

    • Механизм легочного дыхания. Модель Дондерса

    • Жизненная емкость легких. Реакция ДС на физическую нагрузку

    • Выделительная, дыхательная и терморегуляторная функция кожи

  • В разделе «Общая биология»

    • Действие ферментов на субстрат на примере каталазы. Разложение Н2О2

    • Влияние рН среды на активность ферментов

    • Факторы, влияющие на скорость процесса фотосинтеза

Применяя цифровые лаборатории на уроках химии, учащиеся смогут выполнить множество лабораторных работ, а также внеурочных исследований, например,

• • • Изучение процесса электролиза (датчики тока и напряжения).

    • Изучение кислотности различных проб водопроводной и бутилированной питьевой и минеральной воды (датчик кислотности).

    • Проверка газовых законов.

    • Исследование экзотермических (взаимодействие хлорида меди с алюминием) и эндотермических (взаимодействие пищевой соды с лимонной кислотой) реакций.

    • Изучение химического катализа (разложение Н2О2 в присутствии MnO2).

    • Исследование теплового эффекта горения топлива.

и многие другие

При использовании ЦЛ в демонстрационном эксперименте, опыты становятся настолько эффектны и наглядны, что учащиеся смогут не только быстро понять и запомнить тему, но и найти множество бытовых примеров, подтверждающих полученные выводы, легко ответить на вопросы. Например, в результате опыта с перетяжкой пальца учащиеся сразу поймут, почему мерзнут ноги в тесной обуви, что туго затягиваться ремнем вредно, и почему кровоостанавливающий жгут зимой нельзя накладывать на то же время, что и летом. В результате опыта с теплокровными и холоднокровными животными, учащиеся не только поймут, что мышь потребляет больше кислорода, чем лягушка, но и делают из этого различные заключения: почему теплокровные животные могут жить в местах с холодным климатом, а холоднокровные - нет, почему холоднокровные животные могут очень долго обходиться без пищи и т.д На уроках биологии могут быть поставлены многочисленные демонстрационные эксперименты, в том числе:

• • • Газообмен в легких. Дыхательные пробы

    • Изменение кровообращения при перетяжке

    • Теплокровные и холоднокровные животные

    • Изменение давления в водной среде

    • Функция венозных клапанов

    • Выделительная и терморегуляторная функция кожи

    • Реакция сердечно-сосудистой системы на дозированную нагрузку

Также на уроках химии может быть поставлен широкий спектр демонстрационных экспериментов.
Особо хотелось бы отметить уникальные возможности ЦЛ в изучении экологии. Во всех современных учебных программах все большее внимание уделяется проблемам охраны окружающей среды. А для полноценного изучения этой области крайне необходимы практические занятия и экскурсии. Наличие датчиков кислорода, рН и освещенности (в комплексе с датчиками давления, температуры и влажности) делают ЦЛ «Архимед» незаменимой при проведении экологических исследований в 10 - 11 классах. Важнейшее значение при этом имеет то, что ЦЛ «Архимед» проста в обращении, компактна и относительно автономна.
Во внеурочное время можно провести следующие экологические исследования:

• • • Измерение освещенности в помещениях школы

    • Измерение кислотности различных напитков

    • Измерение физических параметров воздуха в помещениях школы

    • Влияние проветривания на микроклимат класса

    • Влияние кислотности почвы на видовой состав растений.

    • Абиотические факторы среды

    • Экология урбанизированных территорий

    • Определение концентрации кислорода в цветущей воде.

    • Содержание кислорода в воздухе различных помещений города

Также следует отметить многофункциональность компьютеров Цифровых лабораторий. Благодаря, широким возможностям коммуникаций, выстраивается современная лаборатория с полноценной сетью, выходом в Интернет и пр. Можно организовывать разноуровневую работу на уроках, индивидуализировать образовательный процесс, повысить эффективность контроля и самоконтроля.

Таким образом, цифровые лаборатории позволят даже в малочисленных школах поставить естественнонаучное образование на современном техническом и педагогическом уровне.

Юлдашбаева Р.А. учитель биологии и химии.

Уфа, 2014год