Цифровая лаборатория для нового качества урока физики


Цифровая лаборатория для нового качества урока физикиАвтор: Брендина Наталья Владимировна, заместитель директора по УВР, учитель физики
Образовательная организация: МБОУ СОШ №56 города Кирова
Год и место: 2014 год. Представление собственного профессионального опыта в рамках Городского образовательного форума «Педагог и культура: вызовы XXI века» на площадке «Информатизация как ресурс повышения качества образования». (Город Киров)
Цифровая лаборатория для нового качества урока физики
Традиционное образование не рассчитано на обучение навыкам 21 века. Чтобы наши ученики были успешны в реальном мире, необходимо формировать соответствующие навыки: креативность и предприимчивость; умение работать с информацией и медиасредствами; грамотность в ИКТ; эффективные навыки коммуникации, навыки совместной работы; способность решать проблемы; критическое и системное мышление; направленность на саморазвитие; способность к адаптации. Следовательно, необходимы изменения образовательного процесса.
Направления преобразований регламентированы и описаны в новом ФГОС, среди них:
•Формирование надпредметных способов деятельности (УУД), устойчивой мотивации познания (желание учиться всю жизнь), что возможно через изменение подхода к проектированию урока.
•Создание информационно-образовательной среды и масштабное внедрение ИКТ в учебный процесс, что возможно через эффективное использование электронных средств обучения (применение интерактивных технологий).
Изменение подхода к проектированию урока.
Главное различие в деятельности учителя и учащихся на уроке. Ученик из пассивно исполняющего указания учителя становится деятелем на уроке. Современный урок строится с позиции системно - деятельностного подхода.
Хорошо согласуется с современным подходом к проектированию и организации урока внедрение электронных средств обучения как инструментов достижения новых образовательных результатов.
Современный урок понятия «компьютер» и «проектор» уже подразумевает само собой, но если это только «электронная версия наглядности», - это использование компьютера как ТСО, т.е. позавчерашний век. Наши дети живут в мире всевозможных устройств и гаджетов, и если им учительница говорит: «Спишите задачу с листочка для решения дома», то большинство достаёт телефон или ipad и фотографирует. Поэтому востребованными инструментами учителя на современном уроке выступают электронные средства обучения. Современная образовательная среда должна включать те же технологии, которые применяются учениками и вне школы. В настоящее время в школах существует большой арсенал как программных, так и аппаратных электронных средств обучения.
Цифровая лаборатория – реальное учебное оборудование с цифровыми датчиками, сигнал с которых поступает на компьютер и обрабатывается соответствующей программой. Возможны различные варианты использования цифровой лаборатории на уроке.
Традиционная лабораторная работа по инструкции, где происходит формальная замена традиционного оборудования на цифровое. Такое внедрение фактически не меняет подход к обучению, не ведёт к реализации ФГОС и организации эффективного урока. При использовании цифрового эксперимента на уроке важно, чтобы цифровые датчики и компьютер были не просто заменой стандартных измерительных приборов, а давали новое качество: кратковременность эксперимента; цифровая обработка данных (графики, таблицы); вариативность применения (с одним датчиком большое количество работ и экспериментальных заданий); стимулирование осознанности и мотивированности процесса учения; объединение личностного и деятельностного подходов к формированию мотивов учащихся.
2. Новое качество нам позволяет получить, например, использование принципа поуровневого подхода к выполнению учебных экспериментальных заданий. Школьники владеют разным уровнем исследовательских умений, поэтому важно дать им возможность выбора уровня самостоятельности в выполнении задания. В основу учебного задания положены три типа ориентировки, которые определяют ход действий и результат. Третий уровень - учащимся даются не конкретные образцы, а общие принципы в обобщённом виде, опираясь на которые они строят ориентировочную основу действий с конкретными объектами. Т.е. учащиеся знакомятся с проблемой, сами формулируют цель и выдвигают гипотезу, планируют и осуществляют эксперимент, объясняют полученные результаты. Такая работа позволяет формировать навыки целеполагания, выдвижения гипотез и их обоснования, прогнозирования, самостоятельного создания способов решения проблем. Второй уровень - учащимся даётся часть образца в готовом виде, а часть – в виде указаний для дальнейшей деятельности, т.е. ученики знакомятся с проблемой, принимают цель эксперимента и его гипотезу, сами планируют работу, выполняют опыты и объясняют результаты, т.е. формируются УУД планирование, прогнозирование и др. Первый уровень - учащимся даётся алгоритм деятельности. Такая работа учит работать по готовому плану, использовать справочную литературу. Но очень часто в таких работах определяется то, что уже известно ученикам и приведено в учебнике, и никак не способствует формированию мотивов учения.
Работа в 8 классе «Греют ли варежки?»
3 тип учения. Спланируйте и проведите экспериментальное подтверждение вашей гипотезы о том, греют ли варежки.
2 тип. Цель: определить, греют ли варежки.
Гипотеза: Отметьте ваше предположение:
 варежки греют
 варежки сохраняют моё тепло
Прогнозирование. Комнатная температура ______°С.
Прогнозируемая температура Максимальная
температура Верность
прогноза
Температура рук Температура в пустых варежках Температура руки в варежках Спланируйте работу по проверке гипотезы, проведите эксперимент, выполните анализ данных, сделайте выводы.
1 тип. Цель: определить, греют ли варежки.
Гипотеза: Отметьте ваше предположение:
 варежки греют
 варежки сохраняют моё тепло
Прогнозирование. Температура в классе ______°С.
Прогнозируемая температура Максимальная
температура Верность
прогноза
Температура рук Температура в пустых варежках Температура руки в варежках Ход работы.
Подключите датчик температуры к компьютеру.
Откройте программу «Практикум» (Научные развлечения).
Определите температуру в классе. Сбросьте значения.
Слегка касаясь датчиком открытой ладони, определите максимальное значение температуры (у каждого ученика в группе).
Измерьте температуру внутри рукавицы, лежащей на столе.
Определите температуру ладони в варежках.
Анализ данных.
Что является источником тепла в этом эксперименте?
Если варежки не выделяют тепло сами по себе, то почему в рукавицах тепло?
Объясните разницу между производством тепла и сохранением тепла.
Количественный цифровой эксперимент наиболее эффективен, если познавательная деятельность школьников организуется как самостоятельное учебное исследование в небольшой группе. Когда ученики совершают «учебное открытие» происходит замена чужих результатов образования на собственные. Анализ и оценка результатов цифрового эксперимента позволяет формировать у учеников навыки критического мышления, такие УУД, как анализ, сравнение, обобщение, устанавливать закономерности, выдвигать и экспериментально проверять гипотезы, прогнозировать результаты эксперимента и объяснять различие в прогнозе и результате, формулировать выводы.
3.Использование элементов «перевёрнутого обучения». Ученикам предлагается провести эксперимент с новыми явлениями, основываясь на новых идеях до того, как они будут изучены на уроке. Ученики самостоятельно проводят эксперимент и пытаются его объяснить, найти причинно-следственные связи, используя имеющиеся знания, жизненный опыт, предположения. При этом учащиеся знакомятся с новым материалом, самостоятельно его добывая и осмысливая, совершают «учебное открытие». Затем находят подтверждение или опровержение своих выводов в тексте учебника, в дополнительной литературе или в обсуждениях с учителем.
Пример 1. Работа в группах. Дан датчик температуры закреплённый на стальном листе и подключённый к ноутбуку. Предлагается в группе создать такие внешние условия, чтобы на графике наблюдалось изменение температуры. Опишите созданные условия. Объясните результат.
Какие знания вы использовали при проведении эксперимента?
Каких знаний вам было недостаточно? Какие возникли трудности при объяснении эксперимента.
Пример 2.Фронтальная работа. На доске представлен график зависимости S(t). Спрогнозируйте, как нужно двигаться, чтобы получился такой график? После высказанных предположений и их обсуждения к доске вызываются добровольцы, и с помощью цифрового датчика расстояний происходит проверка. Таким образом, графическое представление движения уже носит не только теоретический, но и практический аспект. Пассивность не способствует обучению, для получения не только предметных, но и метапредметных результатов необходимо включить учеников в активную образовательную деятельность. В этом случае формируются умения самостоятельно определять новые задачи в познавательной деятельности, умения самостоятельно планировать пути достижения целей (планировать ход эксперимента), умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, корректировать действия при изменении условий, умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность, компетентности в области использования ИКТ
3. Использование практико-ориентированных заданий для создания мотивации познания. Современные школьники хотят чётко знать, для чего они выполняют то или иное действие. Цифровые эксперименты никогда не оставляют учеников равнодушными, но если в результате мы получаем полезные в повседневной жизни практические навыки и знания, познавательный интерес многократно возрастает. Кроме того, создание проблемной ситуации и её разрешение в условиях сотрудничества учащихся также приводит к активизации умственной деятельности и получению востребованных образовательных результатов.
Ученикам в группах предлагается усовершенствовать обувь для использования в условиях низких температур из подручных материалов.
Задание: Предложите вариант усовершенствования неспециальной обуви из подручных материалов для сохранения тепла в условиях Арктики. Для усовершенствования обуви у вас есть: три пары носков, сухая трава (мох, перья, бумага), два полиэтиленовых пакета, войлочные стельки (2 пары), фольга. Групповая форма работы способствует формированию навыков сотрудничества, партнёрства. После обсуждения в группах и предложения различных вариантов усовершенствования обуви полярников идёт проверка с помощью датчиков температуры, анализ результатов и выбор лучшего варианта. Кроме того, в группах формулируются советы для утепления имеющейся у учеников зимней обуви на случай морозов. Таким образом, формируются: целостное мировоззрение, соответствующее современному уровню развития науки; умение самостоятельно планировать пути достижения целей; умение делать выводы на основе экспериментальных данных; мотивация учения; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность.
Среди достоинств применения ЭСО (цифрового эксперимента) можно отметить следующие:
- интерактивные задания с цифровой лабораторией способствуют одновременному усвоению как общеучебных, так и предметных универсальных действий, т.о. идёт интенсификация образовательного процесса;
- организация продуктивных видов деятельности (продуктивное обучение);
- изменяются роли учителя и ученика на уроке: учитель – организатор и координатор выполнения учениками учебных задач, ученики - активные деятели);
-большая доля самостоятельной работы учащихся по добыванию и отбору информации, нового знания на уроке;
-стимулирование процесса познания – от увлечения к учению, познанию и саморазвитию.
Вывод: Использование цифровой лаборатории на уроке физики – реальная возможность достижения новых образовательных результатов в рамках требований федерального государственного образовательного стандарта нового поколения.


Чтобы посмотреть презентацию с оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов:

©Н.В. Брендина,заместитель директора по УВР, учитель физикиМБОУ СОШ № 56 города Кирова2014Цифровая лаборатория для нового качества урока физики Навыки 21 века-Креативность и предприимчивость-Умение работать с информацией и медиасредствами-Грамотность в ИКТ-Эффективные навыки коммуникации, навыки совместной работы-Способность решать проблемы-Критическое и системное мышление-Направленность на саморазвитие-Способность к адаптации Формирование надпредметных способов деятельности (УУД), устойчивой мотивации познания (желание учиться всю жизнь)Направления преобразованийСоздание ИОС, масштабное внедрение ИКТ в учебный процесс Изменение подхода к проектированию урокаЭффективное использование ЭСО (применение интерактивных технологий) Гаджеты вне урокаГаджет – компактное мобильное устройство с определённым набором функций, отличающееся малыми размерами Электронные средства обученияКомпьютер+ проекторИнтерактивнаядоскаСистемаопросаДокумент -камераЦифровыедатчикиМобильный классЦОР и ЦМРСпециальныепрограммыПрограммы общегоназначенияСервисы Интернет




ЦифроваялабораторияРеальное учебное оборудование с цифровыми датчиками, сигнал с которых поступает на компьютер и обрабатывается соответствующей программой Цифровая лаборатория для нового качества-получение значения величин, которые невозможно получить, используя традиционные приборы;-экономия времени проведения эксперимента;-цифровая обработка данных (графики, таблицы);-создание большого спектра проблемных ситуаций и их разрешение в условиях сотрудничества учащихся;-вариативность применения;- стимулирование осознанности и мотивированности процесса учения;- объединение личностного и деятельностного подходов к формированию мотивов учащихся. Принцип поуровневого подхода к выполнению учебных экспериментальных заданийТретий уровень- учащимся даются общие принципы в обобщённом виде, опираясь на которые ученики строят ориентировочную основу действий с конкретными объектами. Второй уровень- учащимся даётся часть образца в готовом виде, а часть – в виде указаний для дальнейшей деятельностиПервый уровень- учащимся даётся полная информация в готовом виде (образец) на репродуктивном уровне в форме алгоритма деятельности «Греют ли варежки?», 8 класс3 тип учения. Спланируйте и проведите экспериментальное подтверждение вашей гипотезы о том, греют ли варежки.2 тип. Цель: определить, греют ли варежки.Гипотеза: Отметьте ваше предположение: варежки греют варежки сохраняют моё тепло Спланируйте работу по проверке гипотезы, проведите эксперимент, выполните анализ данных, сделайте выводы. {5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}Прогнозируемая температураМаксимальнаятемператураВерность прогнозаТемпература рукТемпература в пустых варежкахТемпература руки в варежках 1 тип. Ход работы1.Подключите датчик температуры к компьютеру.2.Откройте программу «Практикум» (Научные развлечения).3.Определите температуру в классе. Сбросьте значения.4.Слегка касаясь датчиком открытой ладони, определите максимальное значение температуры (у каждого ученика в группе).5.Измерьте температуру внутри рукавицы, лежащей на столе.6.Определите температуру ладони в варежках.Анализ данных1.Что является источником тепла в этом эксперименте?2.Если варежки не выделяют тепло сами по себе, то почему в рукавицах тепло?3.Объясните разницу между производством тепла и сохранением тепла. ФормируютсяУмения анализа, синтеза, сравнения, устанавливать аналогии, закономерности, выдвигать и экспериментально проверять гипотезы, прогнозировать результаты эксперимента и объяснять различие между прогнозом и результатом, формулировать выводы,Компетентности в области использования ИКТУмение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельностьПознавательные УУД Коммуникативные УУД Использование элементов «перевёрнутого обучения»«Учебное открытие» Ученикам предлагается провести эксперимент с новыми явлениями, основываясь на новых идеях до того, как они будут изучены на уроке Пример 1. Работа в группах Оборудование: стальной лист с крепежом, датчик температуры (-20-110°С), муфты для штатива, компьютер.1.Датчик температуры закрепить на стальном листе, подключить к ноутбуку. Создайте такие внешние условия, чтобы на графике наблюдалось изменение температуры. Опишите созданные условия. Объясните результат.2.Какие знания вы использовали при проведении эксперимента?3.Каких знаний вам было недостаточно? Какие возникли трудности при объяснении эксперимента.Пример 2. Фронтальная работа ФормируютсяПознавательные УУД Коммуникативные УУД Регулятивные УУДУмение самостоятельно определять новые задачи в познавательной деятельностиУмение самостоятельно планировать пути достижения целей (планировать ход эксперимента)Умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, корректировать действия при изменении условийУмение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельностьКомпетентности в области использования ИКТ Использование практико-ориентированных заданий для создания мотивации познания Греют ли варежки?Выбираем правильные спортивные носкиИзготовление термосаАлюминиевая или фарфоровая кружка?Влажный или сухой пар?Каким маслом кашу не испортишь? ФормируютсяПознавательные УУД Коммуникативные УУД Регулятивные УУД Личностные УУДЦелостное мировоззрение, соответствующее современному уровню развития наукиУмение самостоятельно планировать пути достижения целей (планировать ход эксперимента)Умение делать выводы на основе экспериментальных данныхМотивация ученияУмение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельностьКомпетентности в области использования ИКТ Преимущества использования цифровой лабораторииИнтенсификация образовательного процессаПродуктивное обучениеАктивная учебная деятельность ученикаСамостоятельная работа учащихся в «учебном открытии»Стимулирование процесса познания – от увлечения к учению, познанию и саморазвитию ВыводИспользование ЭСО (ЦЛ) – реальная возможность достижения новых образовательных результатов в рамках требований ФГОС нового поколения Преимущества использования цифровой лабораторииНаглядность эксперимента и визуализация результатовЭксперимент проводится на реальном оборудованииМожно выбирать способы представления данных (графики, таблицы, аналоговое табло)Обеспечивается сохранение полученных результатов экспериментов в виде графической зависимости, таблиц или в форме электронного отчёта (мультимедийного)МобильностьРасширение списка учебных экспериментовАвтоматический сбор данных экономит время на записи Источники картинокгибридная зарядка.jpg http://2usb.ru/wp-content/uploads/2013/01/POWERPACK.jpgorganizer.jpg http://2usb.ru/wp-content/uploads/2013/01/organizer.jpgAViiQ-Portable-Charging-Station.jpg http://2usb.ru/wp-content/uploads/2013/01/AViiQ-Portable-Charging-Station.jpgшагомер.jpg http://2usb.ru/wp-content/uploads/2013/01/Omron-HJ-323USB.jpgминиплита.jpg http://efachka.ru/post207462800/39 http://delpix.ru/wp-content/uploads/2012/12/39.jpgсворачивающийся ноутбук.jpg http://ogadgets.ru/headline/rolltop-koncept-svorachivayushhegosya-noutbuka-ot-orkin-design.htmlпылесос.jpg http://ogadgets.ru/headline/robot-pylesos-ot-lg-roboking.html

Приложенные файлы

  • docx rabota12
    Брендина Наталья Владимировна
    Размер файла: 28 kB Загрузок: 3
  • pptx file12
    Брендина Наталья Владимировна
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 1