Введение. Оснащение общеобразовательных школ современным аналоговым и цифровым оборудованием является материальной базой реализации Федерального государственного образовательного стандарта. Это открывает новые возможности в урочной и внеурочной, внеклассной деятельности и является неотъемлемым условием формирования высокотехнологичной среды школы, без которой сложно представить не только профильное обучение, но и современный образовательный процесс в целом. [1] В рамках национального проекта «Образование», с появлением в нашей школе центра «Точка роста», обновилось и оборудование в физической и химико-биологической лабораториях. Были получены ученические цифровые лаборатории по химии, биологии и экологии. Уроки биологии и химии, а также лабораторные работы по этим предметам, стали более наглядными и занимательными, благодаря новому современному оборудованию, которое позволило качественно изменить процесс обучения. Появилась возможность при проведении лабораторных опытов определения количественных измерений, что позволило учащимся по-новому взглянуть на изучаемые процессы и явления.
Цель: вовлечение учащихся и педагогических работников в проектную деятельность;
• организация внеучебной деятельности в каникулярный период, разработка и реализация соответствующих образовательных программ, в том числе для лагерей, организованных образовательными организациями в каникулярный период;
• повышение профессионального мастерства педагогических работников центра, реализующих основные и дополнительные общеобразовательные программы; [2]
· формирование у обучающихся необходимых навыков по биологии, химии и экологии, используя оборудование центра «Точка роста».
Материалы: оборудование центра «Точка роста»; цифровые лаборатории по химии, биологии, экологии.
Методы исследования: - общенаучные: наблюдение, анализ, синтез, сравнение, обобщение; - методы педагогического исследования (получение и обобщение передового педагогического опыта).
«Это открывает новые возможности в урочной и внеурочной, внеклассной деятельности и является неотъемлемым условием формирования высокотехнологичной среды школы, без которой сложно представить не только профильное обучение, но и современный образовательный процесс в целом.» [2]
В систему уроков введено большое количество лабораторных и практических работ с использованием краеведческого материала, многие из которых носят исследовательский характер. [3] Благодаря современным цифровым лабораториям на уроках провожу демонстрационные опыты, которые дают мне возможность очень наглядно объяснить новый материал, например, тема «Электролитическая диссоциация» - «Реакции ионного обмена. Изучение свойств сильных и слабых электролитов». Мультидатчики цифровой лаборатории по химии позволяют поочередно зафиксировать электропроводность растворов уксусной, соляной и азотной кислот. Этот эксперимент дает возможность учащимся наглядно увидеть разницу в измерениях, сделать вывод о сильных и слабых электролитах, и позволяет им лучше понять и усвоить новую тему.
Благодаря оборудованию центра «Точка роста» на уроках биологии и химии учащиеся, на основе измерений датчиков определенных параметров среды обитания или организма человека, самостоятельно проводят эксперимент, на основе представленных результатов в виде графиков или диаграмм обобщают результаты опыта, делают выводы. Химический или биологический эксперимент развивает у обучающихся активную познавательную деятельность, что способствует повышению интереса к предмету.
Еще один несомненный плюс цифровых лабораторий, в том, что происходит цифровая обработка показателей датчиков, сокращается время на проведение эксперимента. Например, применяя цифровую лабораторию по биологии появилась возможность выполнить такие лабораторные работы:
· Измерение артериального давления при помощи цифровой лаборатории;
· Значение кутикулы и пробки в защите растений от испарения;
· Тургорное состояние клеток;
· Дыхательные функциональные пробы;
· Изучение кислотно-щелочного баланса пищевых продуктов;
· Действие ферментов на субстрат на примере каталазы.
Лабораторные работы по биологии с применением цифрового микроскопа дают возможность учащимся наблюдать объекты микромира: простейших, плесневые грибы, клетки растений и животных. Кроме наблюдения, цифровой микроскоп дает возможность зафиксировать этот объект, т.е. сделать фото или видео съемку рассматриваемого объекта. В комплект с микроскопом входит цифровая видеокамера для работы с оптическими приборами, при помощи которой осуществляется вывод изображения исследуемого на микроскопе объекта на экран компьютера или на большой экран с помощью проекционного устройства, подключаемого к компьютеру - для наглядной демонстрации исследуемого объекта всей аудитории.
Рис. 1. Рассматривание хрящевой ткани на мультимедийном экране
Рис. 2. Рассматривание объекта «Повилики одностолбиковой» (внеурочная деятельность)
Кроме лабораторных работ, включенных в школьную программу, появилась возможность проводить разнообразные исследования во внеурочной деятельности по биологии, химии и экологии:
· Обнаружение нитратов в листьях растений;
· Анализ загрязнения проб почвы;
· Мониторинг загрязнения поверхностных вод нитрат-ионами;
· Анализ рН воды открытых водоемов и другие.
Особенно порадовала цифровая лаборатория по экологии: она содержит различные датчики для определения рН воды и почвы, датчики температуры, мультидатчик уровня шума, влажности и освещенности, определения нитрат-ионов. Комплекс датчиков помогает обучающимся проводить мониторинг окружающей природной среды, что очень важно в современных условиях обучения естественно-научным дисциплинам, которые нацеливают ребят на охрану природы.
Под моим руководством, с использованием лабораторного оборудования «Цифровая лаборатория», учащиеся выполняют исследовательские работы разнообразной направленности, разрабатывают проекты, которые они защищают на различных конкурсах и научно-практических конференциях разного уровня.
Результаты. Например, на осенней сессии ДАНЮИ (2023 г.) с работой «Сравнительный анализ качества хлеба и условий его хранения» выступила учащаяся 10 класса Бухвал Ангелина (диплом III степени). В работе были представлены фотографии плесневых грибов (мукор и пеницилл), сделанные с использованием цифрового микроскопа.
Учащийся 11 класса Улиханян Давид стал дипломантом XXXIV Международного конкурса научно-исследовательских работ «Я исследователь - 2022» с работой «Проблема опасных бытовых отходов и пути ее решения на территории хутора» и призером Всероссийского конкурса учебно-исследовательских экологических проектов «Человек на Земле» (2023 г). Учащийся изучил воздействие отработанных батареек на состояние почвы и живые организмы. Благодаря цифровой лаборатории по химии и экологии он определил рН почвенного раствора, качественно определил химические элементы почвы (сульфат-ионы, нитрат-ионы, ионы железа, карбонат-ионы) до эксперимента и после действия на почву элементов, выделившихся из пальчиковой батарейки, которая была помещена в горшок с комнатным растением хлорофитум хохлатый на несколько месяцев.
Учащаяся 10 класса Ксения Карташева (2 место в весенней сессии ДАНЮИ- 2023 г.; победитель регионального этапа Всероссийского конкурса юных взглядов на окружающую среду имени Б.В. Всесвятского -2023 г.) исследовала питьевые воды из артезианских скважин х. Верхнесоленый. Практические работы по определению качественных и количественных показателей воды были проведены с использованием цифровых датчиков лаборатории «Точка роста».
Рис 3. и Рис. 4. Использование «Цифровой лаборатории по химии» при проведении исследовательской работы.
Заключение. Таким образом, внедрение в процесс обучения и активное использование цифровых лабораторий по биологии, химии и экологии на базе центра «Точка роста» способствует развитию у учащихся:
- познавательной активности при изучении предметов естественно-научной направленности;
- умение проводить эксперимент, обобщать и делать выводы;
- развивает интеллект, аналитические способности ребенка и помогает в дальнейшем самоопределении при выборе профессии.
Кроме этого, проводя учебно-исследовательскую работу, учащиеся приходят к осмыслению о взаимодействии человека и природы, осознают свой вклад в дело охраны природы, а значит у них закладываются основы духовно-нравственного воспитания.