Презентация "Возможности цифровых лабораторий в школьном естественнонаучном образовании"

Возможности цифровых лабораторий в школьном естественнонаучном образовании Матвеева Ирина Альбертовна , учитель химии высшая квалификационная категория МАОУ СОШ №200 г. Екатеринбург

Химия Физика Биология обучения NanoEducator междисциплинарного Автоматизированный класс Цифровая лаборатория Архимед Химия лаборатории в Цифровые МАОУ СОШ №200 Лаборатория L-micro Физика Биология География Образовательный Комплекс «Живой урок» Электронный

Электронный Образовательный Комплекс "Живой Урок" - это новая концепция единой образовательной среды на базе интерактивного учебника, интегрированного в специально созданный интернет-портал.

ЭОК предоставляет возможности при проектировании образовательного процесса: создавать индивидуальные образовательные маршруты; обновлять содержание учебного процесса в режиме on-line; использовать разнообразные информационные источники: он-лайн энциклопедии, новостные сайты, видеосюжеты, интерактивные географические карты.

ЭОК «Живой урок» использует операционную систему Android, воспроизводит большинство распространенных на сегодняшний день форматов файлов как медиа-, так и текстовых документов

Цифровая лаборатория «Архимед» используется:  При проведении демонстрационных экспериментов на уроках  При проведении лабораторных  При выполнении индивидуальных работ проектов

Демонстрационный эксперимент на уроках химии Приобретает большую наглядность Вызывает интерес у учащихся Становится понятным и лучше запоминается

Применение цифровой лаборатории L-микро на уроках физики

L-микро - это учебное оборудование для проведения демонстрационных экспериментов и лабораторных работ по физике, разработанное на основе цифровых технологий.

Автоматизированный класс междисциплинарного обучения NanoEducator

Сканирующий зондовый микроскоп NanoEducator. Устройство прибора Достижения современной науки и технологии во многом связаны с появлением в арсенале экспериментаторов принципиально нового инструмента – сканирующего зондового микроскопа (СЗМ), предоставившего возможность визуализировать, диагностировать и модифицировать вещество с нанометровым уровнем пространственного разрешения.

На протяжении четырех лет в МАОУ СОШ №200 ведется элективный курс «Введение в нанотехнологии», где во время занятий учащиеся знакомятся в том числе с устройством и принципом работы СЗМ NANOEDUCATOR. На фото мы видим момент подвода зонда к образцу

Учащиеся получают элементарные навыки работы с СЗМ NANOEDUCATOR в режимах: атомно-силовая микроскопия тунельная микроскопия литография Работа учащихся в режиме литография

С помощью данного оборудования могут быть проведены лабораторные работы по физике, химии (проведение окислительно- восстановительных реакций на поверхности металлов, электрохимические эксперименты в капле электролита, электролиз металлов, получение изображений поверхности твердых тел после проведения химических реакций) и биологии На фото: поиск резонанса при сканировании методом АСМ

В настоящее время Сканирующая Зондовая Микроскопия находит широкое применение для научных исследований. Поэтому уникальное оборудование СЗМ NANOEDUCATOR является первым шагом в подготовке высококлассных специалистов в различных профессиональных областях. Будущие специалисты

Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании 1 этап (апрель 2010 г. – август 2010 г.) – подготовительный Цель: научно-теоретическое обоснование проекта Задачи:  анализ возможностей использования автоматизированного класса междисциплинарного обучения NanoEducator и представления практических результатов в современных научно-педагогических исследованиях; уточнение целей и задач, основных направлений деятельности по реализации проекта; составление программы по реализации проекта; Планируемый результат: наличие проекта

- внедрение в образовательный процесс элективного курса для обучающихся 10-11 классов «Нанотехнологии без тайн»; Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании 2 этап (сентябрь 2010 г. – май 2013 г.) – основной Цель: реализация проекта в ходе опытно-поисковой деятельности Задачи: - внедрение в образовательный процесс автоматизированного класса междисциплинарного обучения NanoEducator; - разработка критериев и показателей для оценки эффективности проекта; -проведение семинаров, мастер-классов по теме проекта для педагогов Городских Ассоциаций учителей химии, физики, биологии;   Планируемый результат: -повышение квалификации педагогов по внедрению в образовательный процесс автоматизированного класса междисциплинарного обучения NanoEducator; -обобщение опыта работы автора по теме проекта; -участие обучающихся в интеллектуальных мероприятиях различных уровней.

Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании 3 этап (июнь 2013 г.– декабрь 2013 г.) – результирующий   Цель: осуществление рефлексии деятельности участников проекта по результатам реализации опытно-поисковой деятельности. Задачи: обобщение и трансляция опыта автора проекта по внедрению в образовательный процесс автоматизированного класса междисциплинарного обучения NanoEducator педагогическому сообществу; участие автора в профессиональных конкурсах;  сбор и анализ статистической информации эффективности проекта; подготовка и презентация аналитического доклада.   Планируемый результат: презентация опыта автора по реализации проекта.

Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании (критерии и показатели оценки эффективности проета) На уровне ОУ: увеличение числа учащихся, выбирающих элективный курс «Нанотехнологии без тайн»; увеличение числа учащихся, занимающихся исследовательской деятельностью в области естественных наук; увеличение числа выпускников, выбравших направление дальнейшего профессионального развития, связанного с естественнонаучным образованием. На уровне педагога: высокое качество методического сопровождения проекта, возможность повышения профессионального мастерства посредством участия в профессиональных конкурсах, трансляции опыта педагогическому сообществу. На уровне обучающихся: выстраивание индивидуальной образовательной траектории посредством практического междисциплинарного обучения, возможность представления результатов исследовательской деятельности на интеллектуальных Форумах различных уровней. На уровне родителей обучающихся: мотивация детей к изучению предметов естественнонаучного цикла на качественно новом уровне, что позволит им быть конкурентно способными при поступлении в ВУЗы, реализующие программы подготовки специалистов для сферы нанотехнологий. 

Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании (информация о результатах проекта) Использование в образовательном процессе авторской программы элективного курса для обучающихся 10-11 классов «Нанотехнологии без тайн», задачами которого являются:  совершенствовать навыки работы с различными источниками информации, в том числе в сети Интернет, умения представлять результат. Программа была представлена на Всероссийском конкурсе педагогов «Образовательный потенциал России» в 2011 году; автор признан абсолютным победителем конкурса и награжден Грамотой Президента Российской академии образования. показать междисциплинарный характер нанотехнологии - нового направления науки, его возможности и перспективы для реализации потребностей человека; познакомить с основными понятиями, направлениями нанотехнологий, наноинструментами, достижениями отечественных и зарубежных ученых; способствовать развитию творческих способностей, интеллектуальной компетенции, формированию познавательного интереса к естественнонаучным дисциплинам (химия, физика, биология), и, как следствие, профессиональному самоопределению;

Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании (информация о результатах проекта) В рамках Соглашения о совместном сотрудничестве с Институтом Естественных Наук УрФУ на базе Центра коллективного пользования 23 обучающихся класса с углубленным изучением химии прошли практикум по сканирующей зондовой микроскопии. О практической направленности практикума свидетельствует тематика занятий: Получение первого СЗМ изображения. Обработка и представление результатов эксперимента. туннельной микроскопии. биологических объектов.   Сканирующая зондовая литография Артефакты в сканирующей зондовой микроскопии. Изготовление зондов для СЗМ «Наноэдюкатор». Исследование поверхностей твердых тел методом атомно силовой микроскопии: фазовый контраст, силовая микроскопия, спектроскопия. Исследование поверхности твердых тел методом сканирующей Применение сканирующего зондового микроскопа для исследования

Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании (информация о результатах проекта) С целью популяризации естественнонаучного образования в целом и нанотехнологий в частности Интитутом Естественных наук УрФУ подарена Выставка научной фотографии, на которой представлены результаты работы преподавателей, аспирантов и студентов Института Естественных Наук УрФУ.   Показателями результативности проекта являются: III место во Всероссийском конкурсе фотографий «НАНОКЛАСС» (2011 г.), сертификаты участников Всероссийского интеллектуального форума- олимпиады «Нанотехнологии – прорыв в будущее» (2012-2014 г.г.), Диплом участника научно-образовательного проекта «Школа – ВУЗ. Инженерное творчество молодежи» (2011 г.), победитель I регионального конкурса имени академика С.С. Шварца (2012 г.), Диплом Лауреата XII Всероссийской конференции учащихся «первые шаги в науку» (2012 г.), Грамоты президента Российской академии образования (2011, 2012, 2013 г.г.).

Нанотехнологии в школьном естественнонаучном образовании (перспективы дальнейшего развития проекта) Проект является значимым для развития системы образования района и города не только своей социальной значимостью и практической направленностью, но и продолжением: Открытый Форум молодых талантов «Приглашение в наномир»; Дальнейшее сотрудничество с Центром коллективного пользования УрФУ в рамках Соглашения о совместном сотрудничестве: практикум по сканирующей зондовой микроскопии, исследовательские проекты; Создание ресурсного центра на базе МАОУ СОШ №200 с целью повышения квалификации педагогов образовательных организаций, заинтересованных в преподавании элективного курса по направлению достижений нанотехнологий; Разработка программы совместной деятельности педагогов кафедры естественных наук и кафедры математики МАОУ СОШ №200 по подготовке обучающихся к Всероссийской олимпиаде по нанотехнологиям «Нанометр»; Корректировка авторской программы «Нанотехнологии без тайн» с целью расширения практических занятий по направлению «Познаем наномир: простые эксперименты». Дальнейшее участие обучающихся МАОУ СОШ №200 в интеллектуальных Форумах различных уровней, связанных с направлением «нанотехнологии»

литература - Основы сканирующей зондовой микроскопии: учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. / Под ред. Миронова В.Л. –М.: Техносфера, 2005.-144 с. - Сканирующий зондовый микроскоп NanoEducator: руководство пользователя. – «НТ-МДТ», 2006. –Copyright. - Малые объекты – большие идеи. Широкий взгляд на нанотехнологии / Генрих Эрлих. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.- 254с. - Удивительные наноструктуры / К. Деффейс, С. Деффейс; под ред. Л.Н. Патрикеева. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.- 206с. - Занимательные нанотехнологии / М.М. Алфимова. – М.: Парк- медиа: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.- 96с. - Нанотехнологии: настоящее и будущее / Г.Т. Черненко. – СПб.: «БКК», 2012. – 80с.