Цифровая лаборатория — новое поколение школьных естественнонаучных лабораторий, предназначенных для проведения фронтальных и демонстрационных экспериментов, организации учебных исследований и исследовательских практик. Использование цифровых лабораторий позволяет получить представление о смежных областях образования: информационные технологии; современное исследовательское лабораторное оборудование; математические функции и графики, математическая обработка экспериментальных данных, статистика, приближенные расчеты; методика исследования, отчетность, презентация проделанной работы [1].
Учебные цифровые лаборатории играют важную роль в формировании и развитии естественнонаучной грамотности школьников. Они представляют собой современные образовательные платформы, оснащенные компьютерами, программным обеспечением, интерактивными моделями и сенсорными экранами, которые позволяют учащимся проводить различные эксперименты и исследования в виртуальной среде.
Одним из главных преимуществ цифровых лабораторий является возможность более глубокого понимания школьниками фундаментальных принципов науки. Вместо того, чтобы просто читать о каком-то явлении или экспериментировать в ограниченных условиях классной комнаты, учащиеся могут взаимодействовать с виртуальными моделями и манипулировать различными параметрами, чтобы исследовать их воздействие на результаты. Это позволяет им получить более глубокое и полное представление о том, как работает мир естественных наук.
Еще одним значимым аспектом цифровых лабораторий является их способность развивать критическое мышление учащихся. В процессе проведения исследований в виртуальной среде, школьники должны анализировать полученные данные, делать выводы, проверять гипотезы и обсуждать свои результаты. Они сталкиваются с реальными научными проблемами и должны применять логику и аналитические навыки для их решения. Таким образом, цифровые лаборатории способствуют развитию у школьников критического мышления и научного подхода.
Кроме того, цифровые лаборатории предлагают учащимся возможность самостоятельного исследования и творческого подхода к изучению естественных наук. Они могут выбирать собственные проекты и эксперименты, которые был бы наиболее интересными и релевантными для них. Это помогает им развивать свою индивидуальность, самостоятельность и ответственность за свое обучение. Они могут экспериментировать, делать ошибки и учиться на них, что ведет к большей мотивации и усвоению знаний.
Наконец, цифровые лаборатории обладают высокой гибкостью и доступностью. Они не зависят от местоположения и времени, поэтому учащиеся могут вести исследования как внутри, так и вне учебного заведения. Это открывает широкие возможности для обучения на расстоянии и индивидуализации образовательного процесса. Школьники могут работать самостоятельно или в группах, настраивая процесс обучения под свои потребности и интересы.
Примером использования учебной цифровой лаборатории может послужить беспроводной регистратор данных einstein LabMate (рис. 1, 2). Это инструмент, представляющий из себя планшет или компьютер, благодаря специализированным портам подключающий к себе до 8 датчиков. У регистратора уже имеется 6 встроенных датчиков, с помощью которых можно проводить исследования окружающей среды. А именно:
— относительной влажности;
— атмосферного давления;
— освещенности;
— температуры окружающей среды;
— частоты сердечных сокращений;
— УФ-излучения [2].
Рис. 1. Проведение эксперимента при помощи регистратора данных einstein LabMate
Рис. 2. Графики показаний датчиков регистратора данных einstein LabMate
Еще один пример использования учебной цифровой лаборатории: научный журнал Arduino (рис. 3). Arduino — это мобильное приложение, которое позволяет проводить научные эксперименты, измеряя окружающий мир с помощью датчиков, документируя и сравнивая данные, разрабатывая и проверяя гипотезы. Arduino Science Journal преобразует устройства Android и iOS в карманную лабораторию [3].
Рис. 3. Проведение эксперимента при помощи приложения Arduino Science Journal
Использование цифровых лабораторий показало, что их применение может быть эффективно не только в научно-исследовательской работе, но и в практике обычного урока. И использовать подобные средства необходимо на разных этапах урока, используя различные методы обучения.
Преимущества использования цифровой лаборатории включают в себя:
— экономию времени на измерения;
— точность измерений физических величин;
— возможность использования нескольких датчиков одновременно;
— просмотр процесса в динамике, фиксирование небольших изменений, которые неочевидны в традиционном эксперименте (измерении).
В заключение хотелось бы отметить, что цифровые лаборатории представляют собой эффективное средство формирования и развития естественнонаучной грамотности школьников. Они способствуют углубленному пониманию научных принципов, развитию критического мышления, поощрению самостоятельности и творческого подхода к обучению. Благодаря своей гибкости и доступности, цифровые лаборатории открывают новые возможности для образовательного процесса и помогают молодым умам раскрыть свой потенциал.
Литература:
- Колыхматов В. И. Новые возможности и обучающие ресурсы цифровой образовательной среды: учеб-метод. пособие / В. И. Колыхматов. — СПб.:ГАОУ ДПО «ЛОИРО», 2020–157 с.
- Цифровая лаборатория einstein. URL: https://einsteinworld.ru (дата обращения: 05.03.2024).
- Arduino Science Journal. URL: https://science-journal.arduino.cc/ (дата обращения: 03.03.2024).
