Функциональное оборудование центра "Точка роста"

Руководитель центра естественно-научной

  и технологической направленности «Точка роста»

Болдакова Т.А.

Функциональные возможности оборудования центров «Точка роста» и его использование при проектировании учебных занятий в системе основного и дополнительного образования

Основные вопросы:

1.      Форматы использования цифровой лаборатории в школе

2.      Применение цифровых датчиков при изучении отдельных тем биологии и постановки опытов по растениеводству

3.      Развитие функциональной грамотности с использованием цифровых лабораторий

4.      Освоение общенаучных методов исследования и методов агрономических исследований с использованием оборудования центров «Точка роста»

Движущей силой педагогического процесса являются противоречия, в частности, между наличными образовательными условиями и уровнем подготовки педагога.   Поставка    современного   оборудования    в    школы    приводит    к возникновению противоречия между появляющейся возможностью использования современного оборудования, с одной стороны, и недостаточностью опыта, а также методической подготовки для применения оборудования – с другой.

Разрешение    данного    противоречия    возможно    при    удовлетворении определенных образовательных потребностей педагога:

1. Обучение технологии работы на разнообразном оборудовании. При этом изучаются номенклатура цифровых датчиков, их технологические особенности, возможности статистической обработки получаемых с использованием цифровых лабораторий результатов, логика размещения оборудования, поддержания работоспособности, калибровки датчиков.

2. Обучение методике применения оборудования. Это наиболее сложное направление, которое дает возможность педагогу понять, как использовать современное оборудование в учебном процессе на четырех уровнях:

а) изменение структуры урока (демонстрационные наблюдения и опыты); б) методика межпредметных уроков;

в) изменение структуры и тематики лабораторных работ;

г) методика организации проектно-исследовательских работ.

Приведем примеры использования оборудования при изучении различных тем по биологии с использованием эксперимента. Этот эксперимент может ставиться в формате демонстрационного, лабораторного или служить основой для учебных исследований.

Опыты по физиологии растений: ·          обнаружение фотосинтеза

·        обнаружение дыхания органов растений и семян ·          осмос и транспорт веществ по растению

·        транспирация и гуттация Опыты по экологии:

·        моделирование правила Аллена

·        моделирование правила Бергмана

·        сравнение продуктивности растений в разных природных зонах

·        измерение силы абиотических факторов, действующих на растение ·          моделирование парникового эффекта

Проектирование    учебного    занятия    при    использовании    цифровых лабораторий открывает новые возможности проЭлемного метода. Педагог получает возможность, применяя цифровые датчики, показать в рамках занятия практическое применение методов научных исследований. Такой подход способствует развитию функциональной грамотности обучающихся. Разберем это на примере.

Пример

Тема: Органы дыхания и газообмен

Изменение концентрации кислорода и углекислого газа при дыхании

Цель: определить соотношение кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе

Оборудование:

·        Регистратор   данных   (интерактивная   доска   или    компьютер   с проектором)

·        Цифровой датчик кислорода

·        Цифровой датчик углекислого газа

Учитель демонстрационно или ученики в формате лабораторной работы могут самиизмерить(1) концентрациюкислорода иуглекислогогаза вовдыхаемом воздухе и сравнить (2) ее с концентрацией этих газов в выдыхаемом воздухе. Они открывают это знание в практической деятельности в течение непродолжительной работы с цифровыми датчиками. На экране регистратора данных при этом отображается график изменения концентрации газов при выдохе, а также меняется индикация цифровых значений, что позволяет наблюдать (3) изменение измеряемых показателей в реальном времени.

Таблица. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

Воздух                   Содержание газов, %

Вдыхаемый Выдыхаемый Альвеолярный

кислород 20,94 16,3

14,2

углекислый газ      азот 0,03  79,03 4        79,7 5,2       80,6

Развитие функциональной грамотности. Проблема – задание

При сердечно-легочной реанимации выполняется искусственное дыхание. Обычно делается выдох изо рта в рот пострадавшему, чтобы насытить кровь кислородом. В выдыхаемом воздухе, как мы знаем, 16% кислорода. У пострадавшего, очевидно, такая же концентрация кислорода в легких. Получается, что в пострадавшегоне поступает более свежий воздух. Каковже физиологический смысл искусственного дыхания при СЛР?

Ученики могут предположить, что у пострадавшего в воздухе легких концентрация кислорода может быть меньше 16%. Цифровой датчик дает возможность проверить это. Но где взять на уроке пострадавшего для исследования? Не представляется возможным. Однако мы можем смоделировать (4) состояние отсутствия дыхания, задержав выдох после глубокого вдоха на 15–25 с. и сделав после этого выдох на мембрану цифрового датчика концентрации кислорода. Так ставится опыт (5) для проверки выдвинутого предположения (гипотезы). На практике получается сделать выдох, в котором концентрация кислорода составляет 11–14%. Это подтверждает: есть физиологический смысл в искусственном дыхании «рот в рот» при СЛР. Более того, ученики могут прогнозировать (6) и проверить в эксперименте, что задержка дыхания на более длительное время, например 25 с. вместо 15, даст более низкий процент кислорода в выдыхаемом воздухе. Подобный опыт позволяет поставить другой вопрос: поему у пострадавшего продолжает снижаться концентрация кислорода в легких при отсутствии внешнего дыхания? Ответ на этот вопрос ученики могут найти с использованием данных о парциальном давлении (напряжение) газов при газообмене в легких. Таким образом, от алгоритма первой помощи мы сначала выходим на обнаружение ее физиологического смысла, а затем и физического механизма.

Парциальное давление (напряжение) газов при газообмене в легких (таблица)

Газы                Парциальное давление (напряжение), мм рт. ст.

Кислород Углекислый газ

Вдыхаемый воздух

159 0,2–0,3

Альвеолярный воздух

110 40

Венозная кровь   (в капиллярах легких)

40 47

Артериальная кровь

102 40

Данное задание можно усложнить дополнительным вопросом, дав еще одну проблемную ситуацию.

В последнее время при сердечно-легочной реанимации при отсутствии дыхательного аппарата для ручной ИВЛ медики зачастую выполняют только

непрямой массаж сердца без искусственного дыхания. Почемуони так делают? Как в таком случае происходит насыщение крови кислородом?

Ответы на эти вопросы требуют знаний о гигиене, биологической опасности бактерий и вирусов, анатомическом строении человеческого тела.

Таким образом, при решении приведенного задания на практике были использованы различные методы:

1. Измерение. 2. Сравнение. 3. Наблюдение.

4. Моделирование. 5. Эксперимент.

6. Прогнозирование.

При постановке опытов по агрономии используются следующие методы: 1. Лабораторный.

2. Вегетационный. 3. Лизиметрический. 4. Полевой.

Из этих методов лизиметрический следует признать наиболее сложно организуемым в условиях общеобразовательных организаций, а полевой – наиболее перспективным в отношении исследований, способных вызвать интерес в локальном социуме, т.е. быть интересным не только ученику, но и членам его семьи, знакомым.

Требования к полевому опыту: 1. Типичность опыта

2. Соблюдение принципа единственного логического различия 3. Проведение опыта на специально выделенном участке

4. Учет урожая и достоверность опыта по существу

Основными направлениями агрономических наблюдений, доступными школьникам, являются наблюдения за растениями и наблюдения за факторами окружающей среды.

Оборудование центров «Точка роста» открывает богатые возможности по проектированию учебных занятий в системе основного и дополнительного образования, ориентированных на практическую деятельность обучающихся, применение     проблемного    метода     обучения,    развитие    функциональной грамотности.

Скачано с www.znanio.ru