Внеурочная исследовательская деятельность с использованием цифровой лаборатории для начальной школы

Обновлено: 29.06.2024

1 Использование возможностей Глобальной школьной Лаборатории во внеурочной деятельности Подготовила учитель начальных классов МБОУ СОШ 20 г.Новочеркасск Дворникова Татьяна Александровна

2 В ФГОС НОО приоритетом названо формирование универсальных учебных действий. Компетентностный подход выдвигает на первое место не информированность ученика, а умение решать проблемы, возникающие в реальных жизненных ситуациях. В связи с этим актуальным становится введение в учебный процесс метода проектов.

3 деятельный и активный креативный любознательный инициативный открытый внешнему миру, доброжелательный и отзывчивый положительное отношение к себе, уверенность в своих силах коммуникативность навыки самоорганизации и здорового образа жизни исследовательский интерес саморегуляция ответственность уважительное отношение к окружающим, к иной точке зрения УЧЕБНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОСТЬ, УМЕНИЕ УЧИТЬСЯ Ожидаемые результаты Портрет выпускника начальной школы

4 Проектно-исследовательская деятельность – это деятельность по проектированию собственного исследования, предполагающая - выделение целей и задач, принципов отбора методик, -планирование хода исследования, -определение ожидаемых результатов, -оценка реализуемости исследования, -определение необходимых ресурсов. Она является организационной рамкой исследования.

5 Учебно-исследовательская деятельность как средство формирования творческой личности Урочная деятельность Внеурочная деятельность

6 Массовая Познавательные игры, конкурсы Предметные недели Конференции Групповая Школьное исследовательское общество Факультативы Курсы КружкиПроекты Индивидуальная Исследовательская работа Творческие работы Проекты

12 Проекты для начальной школы

21 Учебные действия Индивидуальная Групповая Фронтальная Формы работы 10. Участие в проекте Глобал Лаб: подготовка статей для Дневника исследователя 11. Участие в дискуссиях в тематических группах подготовка статьи для Дневника исследователя Написание комментария в форуме тематической группы

24 Наши планы: продолжить работу в Глобальной школьной лаборатории, использовать данные исследований на уроках и во внеурочной деятельности, создавать проекты, продолжать самообразование, посещая онлайн- семинары и вебинары на сайте Глобал Лаб.

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.

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

Костромского района Костромской области

Использование цифровой лаборатории для организации учебной деятельности учащихся начальной школы в условиях реализации ФГОС

Курышева Елена Витальевна

учитель начальных классов

МКОУ Никольская СОШ

Что такое модульная система экспериментов?

Модульная система экспериментов (цифровая лаборатория) – это аппаратно-программный комплекс, позволяющий проводить учебные эксперименты по предметам естественнонаучного цикла. Лаборатория обеспечивает автоматизированный сбор и обработку данных, позволяет отображать ход эксперимента в виде графиков, таблиц, показаний приборов. Полученные данные могут быть использованы на занятиях для изучения различных тем школьного курса.

Как работает цифровая лаборатория?

Цифровые лаборатории состоят из трёх основных компонентов:

набор цифровых датчиков

специализированный портативный компьютер

специализированное программное обеспечение

Цифровые датчики (модули) используются при проведении различных экспериментов, опытов, проектных исследований. С их помощью компьютер получает различную информацию из окружающей среды. Назовём некоторые из датчиков:

датчик относительной влажности

датчик расстояния (нет)

датчик атмосферного давления

датчик частоты сердечных сокращений (нет)

Здесь следует сказать, что число датчиков и их разнообразие зависит от того, какие задачи ставятся перед цифровой лабораторией. Все не вошедшие в первоначальный комплект можно докупить отдельно.

Специализированный портативный компьютер регистрирует данные, полученные с датчиков. Он состоит из графического дисплея, кнопок управления, разъёмов для подключения датчиков. На компьютере установлена специальная программная среда, благодаря которой собранная информация может быть представлена в различных формах, обработана и сохранена для её дальнейшего использования.

В состав некоторых лабораторий свой портативный компьютер не входит. Вместо него можно использовать любой другой компьютер с установленным на него специальным программным обеспечением, идущим в комплекте поставки. Такие лаборатории оснащены специальным небольшим регистратором, способным самостоятельно сохранять результаты нескольких наблюдений. Во время опыта датчики подключены к регистратору. После проведения опыта данные с регистратора переносятся в компьютер, где происходит последующая работа с ними. Это даёт возможность проводить опыты на природе и прекрасно решает проблему, когда в кабинете на несколько цифровых лабораторий приходится лишь один компьютер.

Цифровые лаборатории позволяют проводить некоторые эксперименты в течение нескольких дней. Существует также возможность подключения к одному компьютеру сразу нескольких датчиков.

Помимо вышеназванных компонентов в состав цифровой лаборатории входит кейс для её переноски и справочно-методические материалы.

Почему цифровые лаборатории нашли своё применение в образовании?

По отзывам учителей, 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, и самим анализировать полученные данные.

Цифровая лаборатория позволяет проводить измерения влажности, температуры, уровня освещенности, шума и другие. Она может быть использована при работе над различными исследовательскими проектами, а если необходимы точные, многократные, повторяющиеся измерения, то цифровая лаборатория становится просто незаменимым инструментом, который обеспечивает автоматизированный сбор и обработку данных, позволяет отображать ход эксперимента в виде графиков и таблиц. Проведенные эксперименты могут сохраняться в реальном масштабе времени и воспроизводиться синхронно с их видеозаписью. Лаборатория позволяет проводить лабораторные работы и учебные исследования как в классе, так и в походных условиях.

По сравнению с традиционными лабораторными приборами цифровая лаборатория позволяет существенно сократить время на организацию и проведение работ, повышает точность и наглядность экспериментов, предоставляет практически большие возможности по обработке и анализу полученных данных.

При работе над каждым проектом ученики выдвигали гипотезу, ставили перед собой цели и задачи, проводили измерения, делали выводы, подтверждали или опровергали выдвинутую гипотезу, искали пути решения обнаруженной проблемы.

Рассмотрим некоторые проекты.

Все опыты проводили в одинаковых условиях – на одинаковом расстоянии от окна, но освещение и температура менялись, т.к. менялась длительность дня и времена года. Опыты проводили с сентября 2011 года по февраль 2012 года. В ходе эксперимента школьники изучили на практике процесс фотосинтеза и дыхания растений и сделали выводы.

Оказалось, что если в комнате влажно, то лучше хлорофитум поставить на солнечное место, тогда он начнет активно поглощать влагу из воздуха, выделять кислород и наращивать зеленую массу, и наоборот в сухое время года в тени хлорофитум начнет увлажнять воздух и уменьшит количество выделяемого кислорода. Школьниками были составлены рекомендации по уходу за хлорофитумом, как самым полезным для школьных помещений растением.

Таким образом, эксперименты для учащихся начальных классов не должны быть слишком сложными, но в них обязательно должны проверяться научные факты и закономерности. Дети должны научиться делать выводы из опытов и анализировать полученные на практике результаты, а не получать только готовые знания из учебника и от учителя. И цифровая лаборатория в этом обучении станет незаменимым инструментом для учителя и ученика.

Самые важные педагогические задачи, которые решаются при выполнении учебного эксперимента с подобным оборудованием это:

• повышение мотивации к обучению;

• максимальное использование наглядности в эксперименте;

• обучение учащихся новейшим средствам реализации учебного эксперимента;

• работа учащихся на стыке нескольких учебных дисциплин

И в заключение предлагаем еще несколько тем проектов, которые могут быть выполнены учащимися начальной школы с использованием цифровой лаборатории:

исследование помещений школы на соответствие нормам СанПина;

исследование влияния комнатных растений на микроклимат в школьных помещениях;

исследование зависимости уровня выделяемого кислорода и воды от внешних условий для хлорофитума;

измерение температуры таяния снега;

измерение температуры 2 датчиками одновременно на открытом воздухе на улице в холодное время года и в варежке ребенка;

измерение температуры 2 датчиками одновременно в мороженом на столе открытой и в мороженом в закрытой емкости;

измерение температуры воздуха на различных расстояниях и высотах от горячей батареи;

измерение температуры снега на различной глубине;

измерение температуры воды при нагревании и кипении воды в различных слоях жидкости;

измерение и сравнение температур кипения различных жидкостей – вода, молоко, соленая вода, масло и другие;

измерение температуры плавления различных аморфных тел – парафин, пластилин, воск и др.

ПЛАНЕТА ЗНАНИЙ 2 класс Как люди познают мир Наблюдения, опыты, измерения, фиксация результатов. Общее представление о приборах и инструментах. Измерение температуры воздуха и воды с помощью термометра, определение времени по часам.

3 класс Человек Окружающая среда и здоровье человека.

ШКОЛА РОССИИ 3 класс Человек Окружающая среда и здоровье человека

ШКОЛА 2100 3 класс Человек Окружающая среда и здоровье человека

ИОРЛ (Москва) 4класс Человек Окружающая среда и здоровье человека

Эксперимент 1

Тѐплые ли у нас ладони?

Вы, наверное, обращали внимание на то, что у одних людей ладони более тѐплые, а у других — более холодные. От чего это зависит? Каким образом можно повысить или понизить температуру наших ладоней? Чтобы ответить на все эти вопросы, предлагаем вам провести ряд измерений с помощью температурного датчика.

Проделав этот опыт, вы:

научитесь пользоваться датчиком для измерения температуры и программным обеспечением

Мастер -класс "Использование цифрового лабораторного оборудования на уроках и внеурочной деятельности в начальных классах"

Мобильная естественнонаучная лаборатория ЛабДиск Дети, несмотря на возраст, очень легко осваивают технику. Всё воспринимается с восторгом. Они чувствуют себя учёными.

Мастер -класс "Использование цифрового лабораторного оборудования на уроках и внеурочной деятельности в начальных классах"

Основные преимущества цифровой лаборатории  Мобильность;  Дает возможность быстро провести эксперимент и получить реальный результат;  Удобная обработка результатов.

Мастер -класс "Использование цифрового лабораторного оборудования на уроках и внеурочной деятельности в начальных классах"

ЛабДиск • зарядное устройство • кабель USB • CD с программным Оборудование: • регистратор данных обеспечением • руководство пользователя

Мастер -класс "Использование цифрового лабораторного оборудования на уроках и внеурочной деятельности в начальных классах"

Примерная тематика экспериментов: • Исследование влияние физической нагрузки на частоту сердечных сокращений. •Определение длины, ширины, высоты и объема классной комнаты. • Установление взаимосвязи между скоростью и расстоянием. •Измерение температуры различных объектов. •Измерение освещенности в свете от источника и в свете, отраженном от различных материалов. •Получение экспериментальной зависимости освещенности на различном расстоянии от источника света. • Определение причин изменения температуры воздуха в течение суток. •Измерение громкости звука от различных источников на разном удалении. •Измерение шума и температуры в различных районах города. • Измерение уровня шума и скорости передвижения.

Использование цифровых лабораторий на уроках биологии. Изучение клеток живых организмов с помощью цифровых микроскопов.

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Кавалерская средняя общеобразовательная школа №3 имени А.П. Дубинца

Мастер-класс на тему

Учитель высшей категории по биологии Лебедева Н.И.

Мастер-класс на тему

Изучение клеточного строения организма; строения животной, растительной, грибной клеток; распознавание на рисунках, микропрепаратах частей и органоидов клетки, видимых под цифровым микроскопом;

2.Метапредметные.

Поиск и выделение необходимой информации, умение структурировать знания, анализ с целью выделения признаков диалектически анализировать учебный или любой другой материал, сравнивать объекты, факты, явления

3.Личностные.

Формирование внутренней позиции обучающегося на основе положительного отношения к получению знаний.

Используемое оборудование: Персональный компьютер (для обработки и оформления результатов), цифровая лаборатория: ноутбуки с набором датчиков.: датчик влажности 0-100% , датчик ЧСС, датчик звука; цифровой микроскоп, спирометр.

1.Теоретическое обоснование использования цифровых лабораторий в изучении естественных наук.

1. Современный урок невозможен без использования информационных технологий. Их применение в обучении - одна из наиболее важных и устойчивых тенденций развития мирового образовательного процесса. При изучении физики, химии и биологии информационные технологии становятся эффективным вспомогательным средством, которое помогает повышать качество знаний обучающихся и качество самих уроков. Информационные технологии на уроке – это:

реализация межпредметных связей с другими учебными предметами;

проведение виртуальных практикумов и лабораторных работ;

проведение предметных тестирований и диагностик;

поиск и обработка информации в рамках изучаемого материала с использованием сети Интернет;

использование электронных таблиц для решения задач;

использование мультимедиа-технологий при изучении учебного материала.

На уроках предметов естественного цикла можно применять следующие виды информационных технологий:

видеоролики и видеофрагменты;

анимации, моделирующие физические процессы;

программы-тренажеры (для подготовки к ГИА и ЕГЭ);

работа с интернет-сайтами.

Особый акцент хотелось бы сделать на применении оборудования цифровой лаборатории для физики, химии и биологии и мобильного компьютерного класса, которые наша школа получила в рамках программы модернизации образования. Цифровая лаборатория включает в себя оборудование и программное обеспечение для проведения демонстрационного и лабораторного эксперимента, позволяет использовать широкий спектр цифровых датчиков для сбора и анализа данных экспериментов (датчики силы, расстояния, давления, температуры, тока, напряжения, освещенности, звука, магнитного поля и др.). Применение компьютера как измерительного инструмента позволяет расширить границы школьного эксперимента и проводить исследования; значительно повышает наглядность как в процессе исследования, так и при обработке результатов благодаря новым измерительным приборам, входящим в комплект лаборатории физики. Цифровая лаборатория играет ключевую роль при выполнении исследовательских работ обучающимися, позволяет им не только собирать данные, но и обрабатывать, анализировать и систематизировать их. Наличие различных цифровых датчиков позволяет выполнять достаточно обширные исследовательские работы, которые не только хорошо теоретически обоснованы, но и подтверждены экспериментально самими обучающимися, что является немаловажным фактором для развития исследовательских навыков обучающихся.

Изучение биологии не может происходить без лабораторных работ, кроме того, многие явления не могут быть продемонстрированы в условиях школьного кабинета (явления макромира, быстро протекающие процессы и т.д.). В курсе этой науки неизменно присутствуют темы, требующие не только повышенного внимания при восприятии, но и немалого воображения. Цифровая лаборатория и виртуальные лабораторные работы позволяют решить указанные проблемы. Использование цифровой лаборатории позволяет формировать у обучающихся и метапредметные универсальные учебные действия (опыт работы с современной техникой, компьютерными программами, опыт взаимодействия исследователей, опыт информационного поиска).

Одной из задач повседневного учительского труда является необходимость осуществлять контроль знаний обучающихся. Формы контроля, применяемые учителями, разнообразны, но наиболее часто используются письменный или устный опросы. Данные формы контроля не лишены недостатков (относительно большая затрата времени урока при небольшом количестве выставляемых оценок, много времени уходит на проверку). Тестирование как эффективный способ проверки знаний находит в школе все большее применение. Электронные варианты тестов наиболее привлекательны, так как позволяют получить результаты практически сразу по завершении теста.

Таким образом, информационные технологии становятся эффективным вспомогательным средством при изучении физики, химии и биологии в школе. Внедрения информационных технологий в современный урок повышает качество знаний обучающихся, качество самих уроков, способствует появлению интереса к предмету.

Использование Цифровых лабораторий способствует:

Повышению интереса к предмету

Развитию навыков работы с интересной и современной техникой, компьютерными программами

Формированию опыта исследовательской работы, опыта информационного поиска

Презентации результатов исследования

Применять современные информационные технологии для обработки результатов естественнонаучного эксперимента.

Проведение экспериментов с помощью применение лаборатории позволяет решать межпредметные задачи – осваивать естественные науки в комплексе, как единую научную картину мира.

Каковы достоинства цифровых лабораторий?

Получение данных, недоступных в традиционных учебных экспериментах

Возможность производить удобную обработку результатов эксперимента.

Автоматизация сбора и обработки данных экономит время и силы учащихся и позволяет сосредоточить внимание на сути исследования

Повышение уровня знаний по физике, химии и биологии за счет активной деятельности учащихся в ходе экспериментальной исследовательской работы .

Раскрытие творческого потенциала учащихся.

•Цифровая лаборатория позволяет вести длительный эксперимент даже в отсутствие исследователя и с частотами измерений, неподвластными человеческому восприятию. Например, исследовать биологические процессы, сложные химические реакции или быстропеременные электрические или световые явления.

Вести журнал экспериментов.

Просматривать видеозаписи предварительно записанных экспериментов

Результаты исследования уровня развития

практических навыков исследователя у школьников

Датчики цифровой лаборатории

Измерение температуры воды

Определение влажности воздуха

Изучение радиоактивных излучений

Преимущества цифрового микроскопа

Изучать исследуемый объект ни одному ученику, а группе учащихся одновременно;

Изучать объект в динамике, например, одним из преимуществ микроскопа является возможность проведения видеосъемки для отображения промежуточных стадий длительных опытов, когда нет возможности показать превращения в режиме реального времени, например, процесс прорастания семян. Также его можно использовать для демонстрации движений различных объектов. С помощью цифрового микроскопа можно получить видеозаписи живых объектов: инфузории-туфельки, коловратки и др.

Создавать презентационные фото и видеоматериалы по изучаемой теме; сделать подписи к рисункам и фотографиям;

Использовать изображения объектов на бумажных носителях.

Используя цифровые микроскопы появляется возможность:

более качественно, интересно провести лабораторную работу и достичь желаемых результатов (снимки с цифровых микроскопов наглядны, доступны для каждого учащегося);

повысить интерес к науке, исследовательской деятельности;

решить вопрос с недостатком раздаточного материала (микропрепаратов) при проведении лабораторных работ;

изменить традиционный подход при выполнении лабораторных работ. переходу от репродуктивной передачи знаний к творческой, систематизации и углубления знаний.

Цифровой микроскоп используется на уроках биологии, природоведения и окружающего мира, химии, физики, экологии, в освоении отдельных разделов курса информатики и информационных технологий

Строение растительной клетки.

Плесень мукор х200

Типы жилкования листьев

Перо птицы Ротовой аппарат комара Семя фасоли

Внешнее строение осы

Изучение внешнего строения бабочки, крыло бабочки

Крыло бабочки фото с цифрового микроскопа

Отчет о проделанной работе может быть представлен в нескольких формах:

Первый вариант: ученики распечатывают фотографии с подписями объектов, вклеивают их в лабораторный журнал, отвечают на вопросы к выводу.

Третий вариант (комбинированный): выводы сдаются в письменной форме, а рисунки сохраняются на компьютере.

Работа с датчиками: датчик влажности 0-100% , датчик ЧСС, датчик звука; цифровой микроскоп, спирометр.

Читайте также: