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.