ВІК

 Цифровий лабораторний центр

Створення «Відкритого інтерактивного кабінету природничо-математичного спрямування «Світ природи» (ВІК) стало одним із допоміжних засобів у процесі формування інформаційно-комунікаційних та цифрових компетентностей, організації освітнього середовища, спрямованого на особистісно орієнтоване навчання учнів. Цей ресурс забезпечує вільний, безкоштовний доступ до цифрових інформаційних ресурсів із природничо-математичних наук і допомагає орієнтуватися в них, обирати напрямок та рівень підготовки, сприяє формуванню вміння здобувати знання дистанційно через мережу Інтернет.

Робота ВІК полягає у функціонуванні цифрового лабораторного центру, який складається з системи технічних засобів із використанням технологій Web 2.0 і Web 3.0. Така система включає в себе пристрої: інтерактивну дошку з мультимедійним проектором, цифрові вимірювальні комплекси Einstein™ з фізики, документ-камеру, динамічну систему Фур’є, бездротову систему голосування, пристрої на платформі Arduino.

Інтерактивна дошка з мультимедійним проектором виконує роль  інтерактивного екрану, дотиком руки до поверхні якого можна демонструвати потрібну інформацію, виконувати завдання на онлайн-ресурсах, використовувати можливості комп’ютерного додатка MOLYStudio, а саме: під час уроку пояснювати матеріал, застосовуючи інструменти відповідно до навчальної дисципліни (алгебра, геометрія, фізика, хімія тощо); зберігати все, що було виконано на дошці впродовж уроку, починаючи з приміток і закінчуючи готовим навчально-методичним матеріалом. Будь-які ідеї, коментарі, замітки або анотації, записані в процесі заняття, можна зберегти.

  Рис. Цифровий лабораторний центр

Панель інструментів «Фізика» комп’ютерного додатка MOLYStudio пропонує умовні позначення елементів та фізичних об’єктів із розділів «Електрика», «Оптика», «Механіка» та «Термодинаміка». Він дає можливість створювати експериментальне середовище для «моделювання» фізичних явищ, процесів, графіків тощо.

Панель інструментів «Хімія» містить хімічний посуд, схеми структурних  формул органічних речовин, набір малюнків для експериментів, періодичну таблицю Менделеєва. За допомогою цього інструменту в класі можна продемонструвати віртуальний хімічний експеримент, що сприяє кращому засвоєнню учнями знань з хімії.

Панелі «Алгебра» та «Геометрія» забезпечують функціонування системи координат, можливість побудови графіків функцій за шаблонами, проведення алгебраїчних обчислень; здійснення операцій креслення кола вписаного у трикутник кола, бісектриси кута та їх обчислення. Цей засіб дійсно візуалізує та автоматизує процес викладання алгебри та геометрії.

Якщо потрібно переключити увагу аудиторії від роботи з інтерактивною дошкою на інший вид діяльності можна використати додаток «Чорний екран».

Цифрова лабораторія Einstein™ з фізики  – шкільна природничо-наукова лабораторія на базі реєстраторів нового покоління. У її складі є спеціалізовані датчики, реєстратори даних, програмне забезпечення для управління  процесом збору та опрацювання даних, яке дозволяє відображати хід експерименту у вигляді графіків, таблиць, показів приладів.

Цифрова лабораторія Einstein™ з фізики  складається з реєстратора даних Einstein™ LabMate⁺, який має 6 вмонтованих датчиків (частота серцевих скорочень (0–200 ударів на хвилину); температура (від –30 до +50⁰С); вологість (0–100%); освітленість(0–600 лк); тиск(20– 400 кПа); УФ-випромінювання (0–10 Вт/м²,  0–200 Вт/м², довжина хвилі 290–390 нм).

До нього можна під’єднати  зовнішні датчики:

–          датчик фотоворота;

–          датчик магнітної індукції ±10 мТл, ±0,2 мТл;

–          датчик мікрофонний 35–10000 Гц;

–          датчик напруги (±25 В) від -25 В до +25 В;

–          датчик струму (±2,5 А);

–          датчик відстані 0,2–10 м;

–          датчик сили ±10 Н;

–          датчик температури термопара від 0 до +1200⁰С;

–          датчик температури від –40 до +140⁰С;

–          датчик рівня шуму 45–110 дб;

–          лічильний шків 0–99 м/с;

–          датчик прискорення.

Рис. Цифрова лабораторія Einstein™ з фізики

Цифрова лабораторія надає можливість:

• зменшити час, що витрачається на організацію та проведення фронтального і демонстраційного експерименту;
• підвищити ступінь наочності експерименту та візуалізації його результатів;
• збільшити кількість експериментів;
• модернізувати традиційні експерименти.

Документ-камера  дозволяє одержувати і транслювати в режимі реального часу чітке і різке зображення практично будь-яких об'єктів, у тому числі й трьохвимірних. Зображення, одержане за допомогою документ-камери,

Рис. Документ-камера

Динамічна система Фур’є  складається з:

–          траси 1,2 м –1 шт;

–          одноногого штатива з обмежувачем –1 шт;

–          двоногого штатива –1 шт;

–          керованого обмежувача–1 шт;

–          каретки з пружинним механізмом–1 шт;

–          каретки–1 шт;

–          кронштейнів для фотодатчика та датчика відстані–2 шт;

–          шківа кронштейна –1 шт;

–          інтелектуального шківа–1 шт;

–          тягарця (500 г) –1 шт;

–          важеля з затискачем–1 шт;

–          кріплення датчика відстані до каретки–1 шт;

–          прапорця (мітки)–2 шт;

–          набору неодимових магнітів – 2шт;

–          багатоцільового затискача для кріплення датчика сили – 3 шт;

–          ключа.

Рис. Динамічна система Фур’є

Ця система дозволяє, завдяки малому коефіцієнту тертя, проводити типові експерименти в розділі «Механіка»:

–          рух із постійною швидкістю;

–          рух по похилій площині;

–          рух із постійним прискоренням;

–          коефіцієнт тертя;

–          перший та другий закони Ньютона;

–          збереження механічної енергії;

–          збереження імпульсу та енергії при зіткненнях;

–          пружне та непружне зіткнення;

–          гармонічні коливання.

Бездротова система голосування – ефективний інструмент інтерактивної комунікації з аудиторією. Система розроблена для виконання тестів. Вона дозволяє контролювати процес навчання та засвоєння знань на кожному етапі уроку. Призначена для оперативного оцінювання знань учнів та добре інтегрується з Microsoft PowerPoint. Результати опитування відображаються на комп’ютері вчителя в режимі реального часу та можуть конвертуватися у слайди MS PowerРoint.

Рис. Бездротова система голосування

Пристрої на платформі Arduino дають змогу застосовувати вимірювачі вологості, температури, напруги, сили струму, руху(відстані), сили. Ці пристрої  запрограмовані на застосування їх при вивченні тем «Електрика», «Молекулярна фізика», «Основи термодинаміки» та «Механіка» тощо.

Arduino – це конструктор електронних пристроїв для отримання даних за допомогою вимірювачів, які перетворюють дані в цифровий формат.

Переваги при використанні такого роду програмного забезпечення очевидні:

–можливість позбавитися від похибок вимірювань, що виникають внаслідок неможливості забезпечити ідеальні умови для проведення експерименту (вимірювання малих мас, теплообмін із навколишнім середовищем, деякі параметри реальних фізичних тіл тощо);

– керування такими параметрами експерименту, які неможливо змінити у реальних умовах (наприклад, час).

Завдяки технологіям Web 2.0 і Web 3.0  педагоги школи-гімназії створили та впроваджують в освітню діяльність електронні посібники та персональні Інтернет-ресурси, використовують освітні веб-сайти та онлайн-ресурси  на уроках та в позаурочний час. Це забезпечує взаємозв’язок між учасниками освітнього процесу, підвищує доступність та якість надання освітніх послуг.

Онлайн-ресурси сприяють плануванню та проведенню уроків фізики із застосуванням інформаційно-цифрових технологій. При цьому вчителі  враховують можливості програмних продуктів та онлайн-сервісів, застосовують їх ресурси на будь-якому етапі уроку. Перевагу надають вправам для тестування, які  створюють за допомогою сервісу Learningapps.org  та використовують завдання, створені іншими учителями.

LearningApps.org є додатком Web 2.0 для підтримки навчання і процесу викладання за допомогою інтерактивних модулів. Існуючі модулі можуть бути безпосередньо включені у зміст навчання, а також їх можна змінювати або створювати в оперативному режимі. Метою є також створення інтерактивних блоків і можливість зробити їх загальнодоступними. Такі блоки (так звані додатки або вправи) не включені з цієї причини ні в які програми чи конкретні сценарії. Вони мають свою ціннність, а саме інтерактивність.

У навчальний процес впроваджуються хмарні технології, завдяки чому освіта стає ще доступнішою. Перевагою для всіх користувачів хмарних технологій є те, що отримати доступ до «хмари» можна не лише з ПК чи ноутбука, але також з нетбука, смартфона, планшета, тому що головною вимогою для доступу є наявність Інтернету, а для роботи програмного забезпечення «хмари» використовуються потужності віддаленого сервера; споживачі використовують програми без їх установки.

Отже, для покращення якості навчальних досягнень учнів з дисциплін природничо-математичного циклу за рахунок зміцнення матеріально-технічної бази, використання інтелектуального потенціалу педагогічного та учнівського колективу закладу створено цифровий лабораторний центр, який став  основою «Відкритого інтерактивного кабінету природничо-математичного спрямування «Світ природи». ВІК допомагає підвищувати ефективність проведення уроків та позакласних заходів, сприяє кращому засвоєнню теоретичного матеріалу учнями та формуванню практичних навичок і компетентностей, дозволяє інтегрувати ІТ-технології в навчальний експеримент, спонукає до творчості, сприяє зміцненню мотивації до вивчення предметів та робить навчально-виховний процес сучасним та результативним.

Використання сучасного інтерактивного обладнання, дає можливість застосовувати активні методи навчання, організовувати дослідницьку, проектну діяльність учнів; забезпечувати впровадження випереджувального навчання; створювати динамічні групи; використовувати навчальні комп'ютерні програми з усіх предметів природничо-математичного циклу  та можливість створення відеоуроків з використанням міжпредметних зв’язків.