Использование электронных лабораторий в контексте обучения физике и использование электронных лабораторий в рамках обучения физике

позволяю организовывать учебную деятельность учащихся в свете современных
требований к уроку:

а)
проводить фронтальные лабораторные работы;

б)
выполнять практические работы при организации практикума в старших классах;

в)
осуществлять демонстрационный эксперимент на уроках.

Система фронтальных лабораторных обеспечивает
лабораторными работами все темы и разделы школьного курса физики в каждом
классе в соответствии с содержанием программ базового и профильного уровня
физике.

Разнообразие тематики лабораторных работ и кратковременность
их выполнения расширяют функции лабораторного эксперимента в обучении физики,
позволяют учителю делать лабораторные работы составной органической частью
урока , оперативно использовать их на различных этапах урока с целью решения
различных учебных задач- введения в тему урока, иллюстрации к объяснению
учителя, повторении и обобщении учебного материала, отработка практического
умения и др. и тем самым разнообразить методы и приемы обучения.

Преимущества цифровых лабораторий

датчики просты в подключении и использовании

б) при выполнении работ с помощью цифровой
лаборатории происходит неизбежное ознакомление учащихся с современными методами
регистрации физических величин в науке и технике, освоение информационных
технологий.

в) с помощью датчиков можно визуализировать
явления, которые нельзя увидеть иными способами

г) при
выполнении работ можно использовать подручные средства. Датчики не привязаны к
определённому оборудованию.

Цель мастер-класса:
продемонстрировать возможности использования
цифровой лаборатории “Архимед” на различных
этапах урока и во внеурочной деятельности.

  • познакомить с результатами апробации
    экспериментов, предложенных авторами цифровой
    лаборатории и разработанных самостоятельно;
  • организовать практикум по применению цифровой
    лаборатории “Архимед”, вовлечь участников
    мастер-класса в экспериментальную деятельность;
  • организовать групповую работу по анализу
    графических данных и интерпретации результатов
    эксперимента, полученных в ходе работы с
    лабораторией;
  • организовать обсуждение преимуществ и
    недостатков лаборатории “Архимед” по сравнению
    с традиционным оборудованием.
  • Типовой школьный ПК (оперативная память – не
    менее 256 Мб, программные требования: MS Office PowerPoint
    2007, MS Office Word 2007).
  • Интерактивная доска (или проектор, экран).
  • Программное обеспечение MultiLab.
  • Регистратор данных USBLink.
  • Набор цифровых
    датчиков.

Этапы мастер-класса

  • Оформление рабочих мест участников (установка
    на ПК программы MultiLab, подключение регистратора
    данных USBLink и необходимых датчиков к ПК).
  • Подготовка раздаточного материала (Приложение 1, Приложение 2).

Мотивационный этап.

Наше сегодняшнее занятие я хочу начать
с обсуждения учебной ситуации, возникающей на
уроке при изучении законов электродинамики,
когда перед ребятами в той или иной форме встает
вопрос “В какой момент и почему лампы
накаливания перегорают чаще всего?”.

Жизненный опыт подсказывает – в
момент ее включения, теория доказывает: при
включении нить накала находится при комнатной
температуре, поэтому сопротивление нити меньше,
а сила тока на порядок больше рабочего значения.

Но каким образом зафиксировать скачок
тока с помощью традиционного лабораторного
оборудования?

Давайте для обнаружения этого скачка,
используем датчик тока из набора цифровой
лаборатории “Архимед”. (Приложение
3)

Результаты измерений мы получим в виде
графика:

Программа MultiLab позволяет
зафиксировать протекание этого процесса,
измерить величину силы тока в момент скачка,
сравнить ее с рабочим значением.

Конечно, использование цифровой
лаборатории не ограничено исследованием
быстропротекающих процессов, оно позволяет
решать целый комплекс учебных задач.

Таким образом, целью этого
мастер-класса является формирование
представлений о возможностях использования
цифровой лаборатории на уроках и во внеурочной
деятельности.

Основной этап.

В состав лаборатории входят:
регистратор данных, программное обеспечение,
набор датчиков. Набор датчиков может
варьироваться, в зависимости от материальных
возможностей школы, целей, которые в своей работе
определяет сам учитель. Лаборатория может также
укомплектовываться цифровым микроскопом и
магнитной мешалкой.

Программа MultiLab цифровой лаборатории
“Архимед” позволяет:

  • проводить эксперименты на реальном
    оборудовании (в отличие от виртуальных
    лабораторий, предлагающих компьютерные модели
    опытов, лаборатория предполагает работу с
    реальными приборами);
  • выбирать различные способы отображения данных:
    в виде графиков, таблиц, табло измерительных
    приборов (в соответствии с требованиями ФГОС
    интерпретация результатов эксперимента
    формирует умение анализировать, информацию,
    представленную различными способами);
  • проводить математическую обработку полученных
    данных с помощью Мастера анализа (на начальном
    этапе освоения работы с лабораторией можно
    использовать качественный анализ зависимостей
    физических величин; “ручное” снятие
    результатов измерений из графиков, таблиц;
    частично воспользоваться возможностями Мастера
    анализа, таких как линейное приближение,
    статистика, производная и т.д.);
  • проводить видеоанализ движения тела на
    плоскости, зафиксированного в процессе
    видеосъемки (необходимо снять движущийся объект
    на видео или вырезать интересующий фрагмент из
    готового фильма, а затем произвести оцифровку
    движения);
  • вести журнал экспериментов;
  • конвертировать данные эксперимента в текстовый
    формат приложений WORD и EXCEL;
  • получать данные от устройства USBLink в режиме
    реального времени (позволяет повысить
    наглядность эксперимента и визуализацию его
    результатов);
  • синхронизировано воспроизводить видеозапись
    эксперимента и построение графика процесса
    (позволяет сократить время, которое
    затрачивается на проведение фронтального или
    демонстрационного эксперимента на уроке, т.к.
    возможно демонстрировать сложные, “капризные”,
    наиболее эффектные эксперименты, выбранные из
    множества заранее проведенных и записанных
    опытов).

Практическая деятельность.

Исследование
санитарно-гигиенического состояние кабинета (с
помощью датчиков температуры, влажности,
освещенности, уровня шума, счетчика Гейгера –
Мюллера).

Заключительно-аналитический этап.

Возможности лаборатории “Архимед”
позволяют применять ее при организации
различных форм работы, как в урочной, так и во
внеурочной деятельности.

  • Она не только позволяет в новом формате
    провести программные лабораторные работы, такие
    как “Определение ЭДС и внутреннего
    сопротивления источника”, “Вольтамперная
    характеристика проволочного резистора” и т.д.,
    но и расширяет список традиционных опытов,
    поскольку в лаборатории есть датчики, которые
    отсутствуют в оборудовании естественнонаучных
    кабинетов (датчик индукции магнитного поля,
    датчик кислотности).
  • Незаменима лаборатория при изучении
    быстропротекающих процессов, таких как зарядка и
    разрядка конденсатора, затухающие колебания,
    исследование индукционного тока, наблюдение
    скачка при включении лампы накаливания и др.
  • Наиболее доступно применение цифрового
    оборудования в исследовательской работе (причем
    возможно применение в полевых условиях), при
    проведении элективных курсов, при постановке
    демонстрационных экспериментов в классе для
    установления зависимостей изучаемых величин от
    различных параметров, дополняя (а не отменяя!)
    аналоговые приборы.
  • Процесс внедрения лаборатории в практику
    сопряжен с различными проблемами: нужна
    поддержка соответствующих технических
    специалистов, лаборантов, учет множества деталей
    и обстоятельств, способных повлиять на
    корректную работу приборов, объемное
    руководство к самой “Лаборатории” и т.д.
  • Освоение такого рода техники более успешно в
    творческих группах заинтересованных учителей.
    Следовательно, создание таких групп, создание
    условий для обмена опытом является необходимым
    условием для быстрого и успешного внедрения
    оборудования в образовательный процесс в
    учебных заведениях.
  • Фронтальные лабораторные работы требуют
    оснащения каждого рабочего места учащихся
    компьютером и соответствующим набором датчиков,
    что, на данный момент, по понятным причинам,
    проблематично.
  • Рекомендованные “руководством” эксперименты
    требуют адаптации к действующим учебным
    программам, упрощения техники их выполнения.
  • Дунин С.М., Федорова Ю.В. “Живая физика” плюс
    цифровая лаборатория “Архимед” (материалы
    Педагогического марафона – 2005) // Физика.
    Приложение к газете “Первое сентября”. – 2005. –
    № 11.
  • Цифровая лаборатория Архимед 4.0. Справочное
    пособие. Перевод и издание на русском языке ИНТ
    (Институт новых технологий). Москва 2009.
  • Ханнанов Н.К., Федорова Ю.В., Панфилова А.Ю.,
    Казанская А.Я., Шаронова Н.В Компьютер в системе
    школьного практикума по физике. Книга для
    учителя. Фирма “1С”. 2007.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *