Возможности применения Web-технологий для создания школьной цифровой биолаборатории

В статье рассматриваются особенности тематических цифровых лабораторий, дополнительные комплектующие которых позволяют организовать максимально увлекательные занятия для юных исследователей, где школьники смогут лично участвовать в проведении научных экспериментов.

Ключевые слова: цифровая биолаборатория, учебно-исследовательский комплекс, web-технология, биология.

Успешность процесса обучения зависит от соблюдения основных его принципов, таких как научность, последовательность и систематичность обучения, наглядность, сознательность и активность в обучении, самостоятельность обучающихся. Особую роль в сознательном и активном усвоении знаний принадлежит интересу, причем, не только к содержанию изучаемого материала, но и самому процессу обучения. Сознательность и активность вырабатывается в процессе самостоятельной работы, при выполнении эксперимента. Цифровая лаборатория в биологии позволяет реализовать принципы успешного обучения [2].

Цифровые лаборатории – это оборудование и программное обеспечение для проведения демонстрационного и лабораторного эксперимента на занятиях естественнонаучного цикла. Это комплекты оборудования и программного обеспечения для сбора и анализа данных естественнонаучных экспериментов. Они предоставляют возможность сократить время, которое затрачивается на подготовку и проведение фронтального или демонстрационного эксперимента, повысить наглядность эксперимента и визуализацию его результатов, расширить список экспериментов, проводить измерения в полевых условиях, модернизировать уже привычные эксперименты [1].

С помощью современного оборудования можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Применяя цифровые лаборатории на уроках биологии в 8 классе, учащиеся смогут выполнить некоторые лабораторные работы (табл.).

Кроме того, с помощью биолаборатории на уроках биологии могут быть поставлены многочисленные демонстрационные эксперименты. Например, такие как: газообмен в легких, дыхательные пробы; изменение давления в водной среде; реакция сердечно-сосудистой системы на дозированную нагрузку; функция венозных клапанов.

Таблица

Примерная тематика лабораторных работ по биологии в курсе 8 класса

По отзывам учителей, использование цифровых лабораторий способствует значительному поднятию интереса к предмету и позволяет учащимся работать самостоятельно, при этом получая не только знания в области естественных наук, но и опыт работы с интересной и современной техникой, компьютерными программами, опыт взаимодействия исследователей, опыт информационного поиска и презентации результатов исследования. Учащиеся получают возможность заниматься исследовательской деятельностью, не ограниченной темой конкретного урока, и самим анализировать полученные данные [2].

Благодаря широким возможностям коммуникаций выстраивается современная лаборатория с полноценной сетью, выходом в Интернет, bluetooth-соединением. Появляется возможность организации разноуровневой работы учащихся на уроках, индивидуализации образовательного процесса, повышения эффективности контроля и самоконтроля. Так, например, цифровая биолаборатория по выращиванию растений (рис.1) позволяет наглядно продемонстрировать весь процесс роста растения, расширяет знания об окружающем мире, открывает возможность проведения различных опытов с наглядным описанием всех жизненных циклов растений.

Цифровые биолаборатории строго соответствуют требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов общего образования в части «Материально-технические условия реализации основной образовательной программы основного общего образования» [3]. Такие учебно-исследовательские комплексы включают в себя методическое пособие по использованию биолаборатории в образовательном процессе, инструкции производителя, наборы инструментов, специализированные гаджеты (беспроводная видеокамера, цифровые датчики освещенности, температуры, электропроводности).

Рис. 1. Цифровая биолаборатория по выращиванию растений, учебно-исследовательский комплекс ANRO EXPERT

Инновационное оборудование является одним из наиболее дорогостоящего, и не все образовательные учреждения могут позволить себе такие комплексы. Анализируя данную проблему, мы предлагаем создать проект подобной биолаборатории в электронном формате при помощи web-технологий.

Электронная цифровая биолаборатория будет строиться на базе платформы и плана проекта. Основой платформы создания является конструкторы сайта (Tilda Publishing, LPgenerator, WIX, uKit, uCoz, Nethouse, 1C-UMI и Setup). Использование любого интерфейса несет ряд достоинств и своих функционалов. Применение бесплатного пакета web-технологии раскрывает различные адаптивные шаблоны, модули, холстинг, а так же интегрирует страницы с другими проектами. В нашем проекте по созданию цифровой биолаборатории ключевую задачу мы видим в систематизации разделов школьного курса биологии основной школы для её использования во внеурочной деятельности. К каждому разделу биологии 5-9 классов будут применимы web- и smart-технологии в форме web-квеста, кластера, квилта, кэшинга. Разработка разделов комплекса с использованием данных технологий должна способствовать не просто изучению школьного курса, а формированию углубленных знаний учащихся по конкретным темам (разделам) биологии.

Изучение состояния данной проблемы показало, что в настоящее время электронные биолаборатории созданы только по отдельным предметам естественнонаучного цикла. Например, широко распространены такие лаборатории при изучении физики. Имеется электронная лаборатория реверс – инжиринга R.E.E.L., которая представляет собой лабиринт с головоломками на платформе Windows, Mac, планируется iOs, Android. Электронные лаборатории по биологии встречаются довольно редко. Этим и обуславливается актуальность применения web-технологий в создании учебно-исследовательского комплекса.

Литература:

1. Использование цифровой лаборатории на уроках химии - основы успешного обучения [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://sch1497.mskobr.ru/obwie_sved eniya/kurchatovskij_proekt/ispol_zovanie_cifrovoj_laboratorii_na_urokah_himii__osnovy_uspeshnogo_obucheniya/.
2. Минаков Д. В. Использование цифровой лаборатории «Архимед» в образовательном процессе школы [Электронный ресурс] / Д.В. Минаков. – Режим доступа: http://festival.1september.ru/articles/534732/.
3. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования [Текст]. – М.: Просвещение, 2011.