Цифровые лаборатории как средство современного школьного химического образования

Шведова Наталья Алексеевна, студент 3 курса факультета естествознания, физической культуры и туризма, ФГБОУ ВО «Уральский государственный педагогический университет»

В современной школе наглядность играет немаловажную роль в образовательном процессе. Согласно исследованиям, уровень познавательного интереса детей значительно повышается при использовании различных видов наглядности [7]. Ранее оборудование для лабораторных работ по химии ограничивалось наличием препаратов или реактивов, из-за чего большинство лабораторных работ носило лишь описательный характер. Появление видеоматериалов по изучаемым темам не позволило полностью решить проблему, так как не дало возможности детям принимать участие в работе.

Решить эту проблему позволяет применение цифровых лабораторий. Цифровые лаборатории – это современное оборудование для проведения различных школьных исследований естественнонаучного направления. С их помощью можно провести как уроки школьной программы, так и профориентационную работу,  проектную и исследовательскую деятельность. Благодаря новым измерительным приборам, которые входят в комплект цифровых лабораторий, значительно повышается наглядность изучаемого материала, как в ходе самой работы, так и при обработке результатов.  Оборудование цифровой лаборатории способствует повышению интереса школьников к предмету, позволяет проводить измерения в «полевых условиях», экономить время учеников и самого учителя, побуждает к творчеству, давая возможность легко менять параметры измерений. Кроме того, программа для видеоанализа даёт возможность получать данные из видеофрагментов. Это позволяет исследовать и использовать в качестве примеров, как реальные жизненные ситуации, так и фрагменты учебных и популярных видеофильмов.

Цифровые лаборатории используются в учебном процессе для практических занятий и лабораторных опытов на уроках химии, организации исследовательских практикумов, учебных исследовательских проектов, как в классе, так и за его пределами. Благодаря работе с лабораториями учащиеся получают  не только знания по предмету, но и навык работы с интересной и современной техникой, компьютерными программами, опыт информационного поиска и презентации результатов исследования [5]. Новое поколение естественнонаучных цифровых лабораторий, позволяет организовать химический эксперимент на принципиально новом уровне, перейти к элементам научного исследования, от исключительно качественной оценки наблюдаемых явлений к системному анализу количественных характеристик, в полной мере реализовать возможности межпредметных связей с физикой, экологией, биологией, математикой и информатикой [1].

В настоящее время в школах используются следующие цифровые лаборатории:

• «Архимед» производства Fourier Systems, Inc (Израиль, www.fourier-sys.com), распространитель – Институт новых технологий (Москва, int-edu.ru);
• «L-микро» производитель «Лаборатория L-микро» (Россия, l-micro.ru);
• Цифровые лаборатории Releon (Россия, https://rl.ru);
• Цифровая лаборатория SenseDisc®Biochemistry (Санкт-Петербург, http://sensedisc.ru/);
• Цифровые лаборатории ЛабДиск производитель Глобисенс Рус (Москва, https://www.globisens.ru/)
• Цифровые лаборатории Унитех «химия» (базовый и расширенный комплекты) (Томск, http://npounitech.ru)

Учителя химии используют цифровые лаборатории, как правило, только для внеурочной деятельности школьников, в частности, для организации проектной формы работы [4,5,6,7,8]. Ограничение применения ЦЛ на уроках, по мнению действующих учителей, обусловлено следующими причинами:

1. ограниченные временные рамки урока;
2. отсутствие количественного химического эксперимента в базовых учебных программах;
3. недостаточное внимание к проблемному, поисковому и исследовательскому эксперименту на уроках;
4. недостаточная оснащенность кабинетов химии;
5. использование понятий, содержание которых существенно выходит за рамки Государственного образовательного стандарта (базовый уровень).

Несмотря на указанные проблемы, число школ, в образовательный процесс которых внедряются современные технические средства обучения, в том числе и цифровые лаборатории, продолжает расти. Появляются сообщества учителей, которые активно делятся своим опытом работы, организуются экспериментальные площадки, нельзя исключать и конкурсы методических разработок, в которых можно применять цифровые лаборатории.

Сообщества для учителей:

1. Сеть творческих учителей
2. Сетевое педагогическое сообщество «Открытый класс»
3. Интернет-педсовет  
4. Интернет государство учителей (ИнтерГУру)
5. Профессиональное сообщество педагогов Методисты.ру
6. letopisi.ru

Конкурсы методических разработок:

• Всероссийский конкурс «Методическая разработка педагога»
• Всероссийские конкурсы для педагогов всех предметов и классов школы
• Академия развития творчества

Наши наблюдения, анализ работы и отзывов учителей позволили выявить ряд преимуществ использования цифровых лабораторий по сравнению с традиционной формой проведения школьного химического эксперимента:

1. наглядное представление результатов эксперимента в виде графиков, диаграмм и таблиц;
2. возможность хранения и компьютерной обработки результатов эксперимента, измерений;
3. сокращение времени эксперимента;
4. возможности для индивидуализации обучения и организации проектной деятельности.

К каждым днем количество школьных предметов, в которых активно используются цифровые датчики и компьютерные методы анализа данных, всё больше растет. Раньше на уроках химии лабораторные работы часто имели качественный характер. С применением цифровых лабораторий ученики могут количественно исследовать изучаемые процессы. Демонстрационный эксперимент стал более наглядным, сопровождается измерениями и анализом данных. Опыты с опасными и непредсказуемыми веществами учитель может провести заранее и записать видеофрагмент, который затем с пояснениями можно продемонстрировать на уроке.

Опыт применения цифровых лабораторий в школах показал, что использование этого технического средства обучения нового поколения позволяет добиться высокого уровня усвоения знаний, устойчивого роста познавательного интереса учащихся при изучении химии.

Список литературы

1. Апухтина Н.В., Федорова Ю.В., Панфилова А.Ю. Цифровые естественнонаучные лаборатории на уроках химии. ИТО-2007
2. Енюшкина Е.А. Организация проектной деятельности учащихся с использованием цифровой лаборатории «Архимед». Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. №3(3). 2011
3. Зюзькевич Н.Г. Использование цифровой лаборатории «Архимед» в исследовательских работах по химии [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-tsifrovoy-laboratorii-arhimed-v-issledovatelskih-rabotah-po-himii/viewer (дата обращения: 30.01.2021)
4. Клок Г.Д. Мастер класс «Использование цифровых лабораторий на уроках и во внеурочной деятельности» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://nsportal.ru/shkola/khimiya/library/2017/10/25/master-klass-ispolzovanie-tsifrovyh-laboratoriy-na-urokah-i-vo (дата обращения: 30.01.2021)
5. Минаков Д.В. Использование цифровой лаборатории «Архимед» в образовательном процессе школы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://festival.1september.ru/articles/534732/ (дата обращения: 29.01.2021)
6. Протасов Т.Н. Использование цифровой лаборатории «Архимед» в учебной и исследовательской деятельности учащихся [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/11631 (дата обращения: 29.01.2021)
7. Прошина Е.Ю. Активизация познавательной деятельности учащихся с использованием интерактивных средств наглядности [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/aktivizatsiya-poznavatelnoy-deyatelnosti-uchaschihsya-s-ispolzo-vaniem-interaktivnyh-sredstv-naglyadnosti/viewer (дата обращения: 21.12.2020)
8. Цифровая лаборатория в проектной деятельности по химии (Жилин Д.) [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.nau-ra.ru/mmso-2020/preschool/proektnaya-deyatelnost-v-sredney-shkole/chemistry/ (дата обращения: 9.02.2021)

Шведова >>>