Применение цифровых лабораторий для повышения эффективности уроков биологии

«Применение цифровых лабораторий

для повышения эффективности уроков биологии»

Гладкова Лариса Альбертовна

МБОУ «Козловская СОШ №3» г. Козловка, учитель

Цифровые технологии позволяют сделать обучение

более интерактивным, увлекательным и эффективным,

помогая ученикам лучше понять сложные биологические процессы.

Цифровая лаборатория — это набор учебного оборудования для экспериментов, исследований, лабораторных работ и опытов по естественнонаучным дисциплинам. Основная цель цифровых лабораторий — обеспечить условия для проведения научных экспериментов, помочь ученикам глубже понять природные законы и явления. 

В данной статье хочу предложить несколько вариантов комбинированного использования цифрового оборудования разных цифровых лабораторий для достижения единого результата.

«Точки роста» в образовательных учреждениях работают активно, и использование одного датчика одной цифровой лаборатории становится неинтересным как педагогу, так и ученикам. У школьников при проведении исследовательских работ появляются желания использовать данные датчиков разных цифровых лабораторий для подтверждения или сравнения полученных данных. Использование нескольких датчиков от разных цифровых лабораторий на уроках биологии актуально по нескольким причинам:

• расширение спектра возможных опытов и исследований;

• повышение наглядности;

• возможность проводить измерения в «полевых условиях». Оборудование цифровой лаборатории универсально и может быть включено в разнообразные экспериментальные установки;

• экономия времени учеников и учителя;

• развитие исследовательских навыков. Ученики могут выполнять обширные исследовательские работы, которые не только хорошо теоретически обоснованы, но и подтверждены экспериментально.

В процессе экспериментальной работы учащиеся приобретают опыт познания реальности, являющийся важным этапом формирования у них убеждений, которые, в свою очередь, составляют основу научного мировоззрения.

При изучении естественных наук в современной школе огромное значение имеет наглядность учебного материала. Наглядность даёт возможность быстрее и глубже усваивать изучаемую тему, помогает разобраться в трудных для восприятия вопросах, и повышает интерес к предмету. Реализовать данную задачу позволяет цифровая видеокамера цифровой лаборатории по биологии и цифровой микроскоп с видео окуляром. Применение их на практике позволяет визуализировать мелкие детали строения организмов, что расширяет знания учащихся. Их же можно использовать как дополнение при проведении экспериментов.

Цифровая лаборатория по физиологии — это набор инструментов и датчиков, позволяющих познакомить учащихся с современными методами исследования: функциональными методами оценки биоэлектрической активности сердца (ЭКГ), спирометрией и другими физиологическими процессами. Это помогает ученикам понять смысл и необходимость медицинских диагностических исследований, с которыми они будут сталкиваться в жизни.

Применение цифровой лаборатории по нейротехнологиям даёт возможность регистрировать, обрабатывать и анализировать биосигналы человека: мышечную активность, пульс, электрокардиограмму, электроэнцефалограмму, механические колебания грудной клетки и сопротивление кожи.

Для работы с оборудованием цифровых лабораторий необходим ноутбук, компьютер или планшет, а также программы для работы с цифровой лабораторией по биологии, экологии и физиологии Releon Lite (ссылка для скачивания и установки: https://rl.ru/products/digital-labs/software/releonlite), а по нейротехнологиям – BiTronics Studio (ссылка для скачивания и установки: https://bitronicslab.com/guide).

Приведу примеры успешного применения цифровых лабораторий на уроках биологии. Рассмотрим, как можно использовать методику объединения нескольких датчиков, а также цифровых измерительных приборов на смартфонах для достижения поставленной цели.

Закладывая опыты по проращиванию семян для изучения строения самого семени и его составляющих учащимся предлагаем несколько вариантов питательных сред: вода обыкновенная, молоко, кофе и даже спирт. В некоторых случаях визуально невозможно заметить разницу, но в данном случае нам помогает цифровая видеокамера, которая четко фиксирует детали завершенного эксперимента, обеспечивая визуализацию полученных фактов.

Интересным для учащихся станет изучение приспособлений у семян и плодов, необходимых для их распространения (колючки, шипы, липучки), которые никогда не привлекают внимания в жизни, пока не прицепятся к одежде. А чем прикрепляются? Вот данный вопрос в деталях изучается при помощи данных оборудований.

Физиология человека становится понятней, когда фиксируются процессы невидимые глазу, но находящиеся на слуху: электроэнцефалограмма, электрокардиограмма, пульс, частота дыхания, сила кисти и многое другое. Все это не только замеряется, но и изучается на графиках, которые учащиеся с удовольствием учатся читать. А совмещение датчиков, вызывает неподдельный интерес к изучаемому предмету. Например, при изучении темы «Движение крови. Пульс» можно использовать датчики пульса из цифровых лабораторий по нейротехнологиям, датчик пульса из цифровой лаборатории по физиологии, тонометр и смарт-часы. Каждый из них необходим для изучения пульса, так как экспериментально подтверждает полученные факты об одном из жизненно важного показателя организма.

Экология – еще одна цифровая лаборатория, наполненная множеством датчиков (шума, освещенности, pH, кислорода и др.). Например, датчик изучающий водородный показатель, меру кислотности или щелочности водного раствора, показывает концентрацию ионов водорода H⁺ и Н^-. При помощи него можно изучить показатель pH, эти же pH среды мы изучаем обычными лакмусовыми бумажками и используем цифровую лабораторию по химии. Использование их одновременно позволяет получать достоверные данные.

В экологии есть еще датчики шума, вызывающие интерес у учащихся. При помощи них, изучается уровень шума в конкретном месте. Данные можно сравнить, используя обыкновенный телефон с микрофоном и программу, которая онлайн выдает уровень шумового загрязнения здесь и сейчас.

Также актуально использование метапредметных связей, когда объединяются химия и биология к примеру. При изучении темы водоросли выращиваем подводный сад, демонстрацию которого можно вести в прямом эфире на экране как с использованием камеры телефона, так и цифровой видеокамеры цифровой лаборатории по биологии, чтобы обеспечить наблюдение роста «сада» всем классом на большом экране.

Работ по комбинированному использованию датчиков с разных лабораторий не так много, но творчество педагога и исследовательское начало учеников приводят к новым идеям, которые расширяют возможности для исследовательской деятельности школьников.

Эксперимент является источником знаний и критерием их истинности в науке. Концепция современного образования подразумевает, что в учебном эксперименте ведущую роль должен занять самостоятельный исследовательский ученический эксперимент.

Современные экспериментальные исследования по биологии уже трудно представить без использования цифровых измерительных приборов. В Федеральном государственном образовательном стандарте (ФГОС) прописано, что одним из универсальных учебных действий, приобретаемых учащимися должно стать умение «проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов».

Учебный эксперимент по биологии, проводимый на традиционном оборудовании, без применения цифровых лабораторий, не может позволить в полной мере решить все задачи в современной школе, а использование цифровых лабораторий полностью меняет методику и содержание экспериментальной деятельности.

Цифровые технологии и современное оборудование помогают сделать уроки интересными и продуктивными. Несколько аргументов:

• биологический эксперимент позволяет развивать аналитическое мышление, исследовательскую культуру и обеспечивает синтез знаний;

• способствует формированию навыков анализировать, прогнозировать и действовать;

• развивает критическое мышление, поэтому на мой взгляд, необходимо уместно и системно использовать цифровые лаборатории.

Навыки учебные, учебно-исследовательской деятельности, востребованы в эвристических заданиях государственной итоговой аттестации по биологии, поэтому необходимо использовать не только натуральные объекты, но и цифровое оборудование для более детального изучения как анатомических особенностей, так и физиологических процессов, чтобы реализовать принцип наглядности.

Цифровые ресурсы важны, их необходимо применять, но данные технологии должны лишь дополнять учебный процесс, чтобы не заменить живое общение.