Глава. 
Цифровые лаборатории

Обзор цифровых лабораторий

Школу 21 века уже невозможно представить без современных информационных технологий. Внедрение информационных технологий в сфере образования происходит все глубже с каждым днем. В данной статье мы хотим поговорить о современных цифровых лабораториях.

Цифровые лаборатории — это оборудование и программное обеспечение для проведения демонстрационного и лабораторного эксперимента на занятиях естественнонаучного цикла. На сегодняшний день одним из важонстрацдемных условий успешной работы учителей является владение техникой современного учебного эксперимента. При изучении естественных наук, большое значение для учеников имеет наглядность изучаемого материала. Цифровые лаборатории помогают лучше усвоить изучаемую тему, разобраться в трудных вопросах, повышают интерес к изучаемому материалу. Цифровые лаборатории являются новым, современным оборудованием для проведения самых различных школьных исследований естественнонаучного направления. С их помощью можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Применение лабораторий значительно повышает наглядность как в ходе самой работы, так и при обработке результатов благодаря новым измерительным приборам, входящим в комплект лаборатории как биологии-химии, (датчики освещенности, влажности, дыхания, концентрации кислорода, частоты сердечных сокращений, температуры, кислотности и пр.), так и лаборатории физики (датчики силы, расстояния, давления, температуры, тока, напряжения, освещенности, звука, магнитного поля и пр.). Оборудование цифровой лаборатории универсально, может быть включено в разнообразные экспериментальные установки, проводить измерения в «полевых условиях», экономить время учеников и учителя, побуждает учеников к творчеству, давая возможность легко менять параметры измерений.

Лабораторные наборы PASCO по физике состоят из цифровых датчиков, с помощью которых вы сможете организовать в школе современную физическую лабораторию. Набор цифровых датчиков Расширенный позволяет провести до 40 лабораторных работ, предусмотренных программой по физике, а также десятки экспериментов вне урочного курса физики в рамках исследовательской и проектной деятельности учащихся. Набор цифровых датчиков Стартовый состоит из самых популярных датчиков, с помощью которых можно провести до 30 лабораторных работ по курсу физики. Данные наборы помогут организовать лабораторные практикумы следующих предметных линий по физике:

• * Линия учебно-методических комплексов по физике для 7 — 9 классов А. В. Перышкина
• * Линия учебно-методических комплексов по физике для 7 — 11 классов Н. С. Пурышевой, Н. Е. Важеевской
• * Линия учебно-методических комплексов по физике для 10 — 11 классов В. А. Касьянова
• * Линия учебно-методических комплексов по физике для 10 — 11 классов физико-математического профиля Г. Я. Мякишева и др.
• * УМК «Сферы» по физике
• * Линия учебно-методических комплексов (УМК) по физике «Архимед» автора О. Ф. Кабардина. 7 — 9 классыУстройства Pasco легко брать с собой для проведения уроков вне классной комнаты —они прочны, надежны и не требуют постоянного подключения к электрической сети. Так, например, для экологического исследования возьмите с собой датчик влажности почвы, качества воды, датчик положения и устройство сбора данных SPARK SLS; для изучения погодных условий даже учениками младших классов рекомендуем мульти датчик погоды.

Эксперименты и исследования, проводимые с данным и комплектами: ускорение, закон Архимеда, центростремительная сила, круговое движение, сохранение энергии, закон Фарадея индукции, теплота плавление, теплота испарения, закон Гука, импульс силы, магнитное поле катушки, магнитное поле постоянного магнита, первый закон Ньютона, ускорение, сохранение энергии, электромагнитная индукции, второй закон Ньютона, закон Ома, маятник, графики движения, электрические цепи, относительное движение, последовательное и параллельное соединения проводников, простые гармонические колебания, скорость, трение, гальванические элементы, работа и энергия, сохранение импульса и т. д.

Развивающая образовательная среда AFS™ представляет собой единое решение, включающее в себя линейку современных средств обучения и методического обеспечения. РОС AFS™ позволяет создать непрерывную образовательную среду, начиная с детского сада и заканчивая подготовкой квалифицированного специалиста для работы на производстве, обеспечивая преемственность на всех ступенях образования.

• · построена на основе универсального оборудования и программного обеспечения с открытой средой программирования;
• · обеспечивает изучение школьных предметов с применением ИКТ;
• · интегрирует предметы естественнонаучного цикла, математику и информатику;
• o позволяет осваивать школьные предметы как в аудитории, так и на природе;
• o помогает гармонично сочетать учебную и внеурочную деятельность;
• · предоставляет широкие возможности для проектной и исследовательской деятельности учащихся.

Цифровые лаборатории AFS™ для учителя имеют аппаратную и программную составляющие, предназначенные для проведения демонстрационных учебных экспериментов по физике, химии, биологии, математике.

В таком виде эксперимент остается натурным и предполагает использование компьютера в качестве универсального измерительного прибора. Визуализация экспериментальных данных осуществляется на экране компьютера.

ПО в цифровых лабораториях предполагает автоматическую обработку полученных данных, что облегчает проведение демонстрационного эксперимента учителем в рамках урока, ограниченного временем.

ПО позволяет выводить отображающиеся ход и результаты эксперимента с ПК на экран (интерактивную доску).

Благодаря этому, собранные в ходе опыта данные можно проанализировать и сделать выводы всем классом.

Система сбора данных AFS™ может применяться в организации учебной и внеурочной деятельности учащихся на основе измерительного оборудования AFS™ и среды графического программирования NI LabVIEW™. Такой подход позволит обучающимся проводить наблюдения и эксперименты с использованием нового современного оборудования, а также учиться моделировать и программировать, развивать навыки проектирования и конструирования электротехнических устройств, в том числе с цифровым управлением и обратной связью.

• · Поможет вовлечь учеников в экспериментальную и учебно-исследовательскую деятельность
• · Позволит им выполнять предметные или межпредметные индивидуальные проекты
• · Позволяет не только проводить измерения и собирать экспериментальные данные, но и обмениваться ими между учениками и учителем, благодаря встроенному модулю беспроводной связи Wi-Fi и Bluetooth
• · Большой цветной экран-тачскрин с высоким разрешением позволяет легко управлять им как стилусом, так и пальцами
• · Оснащен акселерометром для определения положения устройства в пространстве и выбора оптимальной ориентации экрана
• · Имеет встроенный модуль системы навигации GPS
• · Результаты измерений в режиме реального времени можно передавать на любое устройство с совместимым браузером — iPads, мобильные устройства на базе Android, iPhones, и др.
• · Имеет возможность передавать данные по электронной почте (на е-mail)
• · Сохраняет экспериментальные данные в текстовом файле в формате csv для дальнейшего открытия их в программе Microsoft Excel
• · Показывает графики, таблицы в полную ширину экрана
• · Можно проектировать экран LabQuest 2 на большой экран для демонстрации его функций и обучения работе с ним (требуется специальная программа)
• · Имеет также три встроенных датчика: датчик температуры воздуха, датчик звука (микрофон), датчик света