Использование цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии в 8 классе с целью развития познавательного интереса к предмету

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Лысогорская средняя общеобразовательная школа

Тема работы: «Использование цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии в 8 классе с целью развития познавательного интереса к предмету».

Направление: «Исследовательская деятельность».

Работу выполнила:  Крегул Елена Николаевна,

учитель химии и биологии.

Год подготовки работы: 2015-2016 гг.

2016 г

Содержание.

1.     Введение. Роль инноваций в развитии школы____________________3-4

2.     Описание работы.

2.1. Исследовательская деятельность на уроках биологии_________5-8

2.2. Цифровая лаборатория SensorLab_________________________8-12

2.3. Реализация технологии проведения исследовательских работ с использованием цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии в 8 классе________________________________________________12-23

3.     Анализ работы. Результаты педагогической деятельности по использованию цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии в 8 классе_____________________________________________________23-26

4.     Заключение. Положительные перспективы использования цифровой лаборатории при проведении лабораторных работ_______________26-27

5.     Используемые источники_______________________________________28

6.     Приложение_______________________________________________29-35

Введение. Роль инноваций в развитии школы.

«Изменилась не только сумма знаний, необходимых современному человеку,

 еще большие изменения произошли в способах изучения нового».

С. Пейперт

В настоящее время происходят существенные изменения в системе образования. Это связано с переходом к личностно-ориентированному, деятельностному подходу в педагогике. В условиях ФГОС для многих учителей сложились определенные трудности при конструировании такого урока, который обеспечивал бы способность учащихся к самостоятельному усвоению новых знаний. При этом возникают многие проблемы, которые учитель должен решить:

- как изменить планирование и проведение занятий по учебным предметам;

-какие технологии урока более всего соответствуют личностной ориентации.

Актуальным остается вопрос: «Как эффективно провести урок?».

В современной системе образования главная задача учителя заключается не столько в интерпретации науки и передачи своих знаний

учащимся, а сколько в способности организовать систематическую

 самостоятельную поисковую деятельность учащихся по получению знаний, приобретению умений и навыков, усвоению способов умственной деятельности - развить учеников средствами своего предмета.

Решение этих задач невозможно без осуществления вариативности образовательных процессов, в связи, с чем появляются различные   инновационные идеи.

          Эпиграфом к  своей работе я взяла цитату известного американского психолога и педагога Сеймура Паперта, который пропагандировал использование новых технологий в образовании как средство преодоления отставания России от других стран. Педагогические инновационные процессы стали предметом специального изучения на Западе примерно с 50-х годов и только в последние годы в нашей стране. Для  того, чтобы качественно изменить учебно-воспитательный процесс, необходимо введение чего-то нового в цели, содержание, методы и формы обучения и воспитания, организацию совместной деятельности учителя и учащегося. Таким образом, внедрение инноваций в педагогический процесс эффективно отразится на системе образования в целом.

Меня заинтересовала проблема инновационных идей в обучении биологии. В данной  работе я представлю свой опыт использования современного оборудования - цифровой лаборатории SensorLab- в исследовательской деятельности учащихся на уроках биологии в 8 классе. Считаю, что это такая форма организации деятельности учащихся, которая помогает максимально приблизить процесс обучения к жизни. И если сделать исследовательскую работу более современной, применив новейшие технологии, то это будет способствовать развитию интереса учащихся к получению знаний в биологии и других науках.

Описание работы.

 Исследовательская деятельность на уроках биологии.

Задача преподавателя не в том, чтобы дать обучающимся максимум знаний, а в том чтобы привить им интерес к самостоятельному поиску знаний, научить добывать знания и пользоваться ими.

Константин Кушнер

          Современная биология - динамичная, прогрессирующая, быстро развивающаяся наука.

Ежедневно происходят новые открытия. Те знания, которые были известны ранее, дополняются или заменяются новыми. Всего несколько десятилетий назад многие явления были загадкой для человека, а сейчас, благодаря использованию новейших технологий, уже являются открытыми научными фактами. А сколько еще открытий впереди, которые предстоит сделать будущему поколению? Быстрый рост знаний и еще не открытых явлений, быстрая смена технологий требуют ориентировать образование на воспитание человека заинтересованного, умеющего ставить перед собой задачи научного и практического направления и решать их, владеющего современными технологиями.

Уроки биологии невозможно представить без лабораторных и практических работ. Такие занятия относятся к основным видам учебной деятельности, направленным на экспериментальное подтверждение теоретических знаний и формирование учебных и  практических умений. Проведение лабораторных и практических работ способствует развитию у учащихся познавательного интереса и их творческой активности, что является действенным мотивом на процесс обучения. Такое обучение наиболее эффективно, чем ограниченное сообщение знаний, многократное повторение материала. На мой взгляд, обучение любому предмету в школе, в том числе и биологии,   должно быть организовано таким образом, чтобы ученикам было интересно на уроках, чтобы они сами стремились получать новые знания, и учителю не приходилось заставлять их усваивать учебный материал.

Мне нравится одна китайская мудрость: «Расскажи мне - и я забуду. Покажи мне - и я запомню. Дай мне действовать самому - и я научусь». Она очень точно отражает главную цель образования по ФГОС- переход к деятельностному подходу в обучении.

Важное  значение в обучении каждого предмета имеет оборудование кабинета. Когда я стала работать учителем биологии и химии в Лысогорской школе, то в первую очередь ознакомилась с материально-техническим оснащением кабинета. Выяснилось, что многие необходимые средства обучения  для выполнения образовательной программы школы отсутствуют или просто устарели. В биологической микролаборатории имеются микропрепараты, но всего один световой микроскоп. Гербарии, экспонаты животных, муляжи внутренних органов человека рассыпались от времени.

          Хотелось все обновить, чтобы проводить хорошие уроки. Вместе с учениками школы мы создали гербарий, в котором находятся уникальные растения нашей местности. Восстановили коллекцию насекомых (причем очень редкими, интересными видами), которых мы рассматриваем с помощью беспроводного микроскопа и определяем их систематическое положение.

          Спустя некоторое время, в кабинет биологии поступило новое оборудование. Это были интерактивная доска-компьютер, проектор и цифровая лаборатория SensorLab для кабинетов физики, химии и биологии. Лаборатория включает в себя комплект демонстрационного оборудования для проведения лабораторных работ по предметам естественно-научного цикла: планшетный регистратор данных, беспроводные микроскопы, датчики. Меня заинтересовало это оборудование, особенно те датчики,

которые можно было использовать на уроках биологии: датчик содержания кислорода, датчик содержания углекислого газа, датчик ЭКГ, датчик дыхания, датчик частоты сердечных сокращений, датчик рН. Возможность разнообразить свои уроки интересными лабораторными и практическими работами заинтриговало меня. Я ознакомилась с оборудованием, проверила работу интересующих меня датчиков на практике, а затем пересмотрела тематическое планирование и решила на каких уроках могу проводить соответствующие лабораторные работы.

Более подробно я представлю несколько уроков в 8 классе, на которых были проведены лабораторные работы с использованием датчиков SensorLab:    

ü  «Измерение частоты сердечных сокращений до и после физической нагрузки с помощью датчика ЧСС»,

ü «Изучение электрокардиограммы человека»,

ü «Определение жизненной емкости легких с помощью датчика спирометра».

ü  «Изучение процесса потребления кислорода человеком»,

ü «Определение содержания углекислого газа в кабинете в начале и конце урока».

На уроках биологии в 8 классе учащиеся знакомятся с физиологическими, морфологическими и анатомическими особенностями организма человека, поэтому проведение таких работ очень уместно при изучении данного курса.

      Цель работы:

-описать опыт использования цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии в 8 классе  МБОУ Лысогорской СОШ как технологию исследовательской деятельности учащихся;

- показать, как учебно-исследовательская деятельность учащихся с применением цифровой лаборатории SensorLab влияет на развитие интереса к изучению предмета.

     Исходя из понимания целей работы, можно сформулировать    задачи:

-провести теоретический анализ проблемы  внедрения инновационных технологий в образование;

-освоить приемы использования цифровой лаборатории на практике;

-изучить и сравнить уровень развития познавательной активности учащихся при проведении лабораторных работ с использованием датчиков;

-проанализировать результаты собственной профессиональной деятельности по использованию цифровой лаборатории на уроках биологии в 8 классе;

- доказать эффективность методики формирования учебно-исследовательской деятельности с использованием датчиков SehsorLab.

Считаю данную работу актуальной, т. к. использую в учебной деятельности элементы новых педагогических технологий, которые активизируют деятельность учащихся, подталкивают их на творческий подход к изучению и исследованию биологии в настоящее время.

Цифровая лаборатория SensorLab.

 Цифровая лаборатория «SensorLab» - новое поколение школьных естественно-научных лабораторий для проведения широкого спектра исследований, демонстраций, лабораторных работ. Применяя такой исследовательский подход к обучению, создаются условия для приобретения учащимися навыков научного анализа явлений природы, осмыслению взаимодействия общества и природы, осознанию значимости своей практической помощи природе. Осваивая лабораторию можно осуществить дифференцированный подход и развить у учащихся интерес к самостоятельной исследовательской деятельности. Эксперименты, проводимые с помощью цифровой лаборатории более наглядны и эффективны, это даёт возможность лучше понять и запомнить тему. С цифровыми лабораториями можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования.

Цифровая лаборатория SensorLab позволяет учителю решить ряд задач.

Образовательные:

·        расширять, обобщать  знания  и  представления о природных явлениях; 

·        обучать учащихся новейшим средствам реализации учебного эксперимента;

·        научить анализировать варианты экспериментального решения
задачи, производить рациональный отбор необходимых приборов
и материалов, оценивать погрешности эксперимента, делать выводы;

·        научить учащихся моделировать научные процессы.

         Развивающие:

·        способствовать развитию компетентностей в сферах самостоятельной  познавательной деятельности;

·        способствовать раскрытию и развитию   интеллектуальных и творческих способностей, теоретического мышления, стремления к самообразованию, применение знаний на практике;

·       использовать ИКТ ресурсы, обеспечивающие доступ к огромному массиву информационных источников, информация из которых может быть оптимально использована учащимися для получения новых знаний;

·       научить работать с различными текстовыми носителями информации, наглядно-графическими ее представлениями, с моделями, видео- и аудио- записями при проведении виртуальных и практических экспериментов.

         Воспитательные:

·                 воспитывать информационную культуру.

Особенности возрастной группы детей, которые могут пользоваться данной лабораторией.

Цифровая лаборатория SensorLab рассчитана на работу учащихся 12-16 лет.

Формы и методы обучения.

Методы обучения основываются на  совместной деятельности педагога и обучающегося, в ходе которой осуществляется формирование знаний, умений и навыков ведения исследовательской и проектной деятельности. Сочетание различных форм деятельности позволяет сформировать образовательную среду, эффективно решающую поставленные педагогические задачи.

Кроме комбинированного занятия эффективными формами проведения занятий являются: теоретические и практические.

Наглядные методы: наблюдение, демонстрация опытов и экспериментов, знакомство с коллекциями.

Практические методы: сбор  и фиксация материала,   самостоятельная работа, постановка опытов (экспериментов), моделирование.

  Формы организации деятельности учащихся на занятии: групповая, индивидуальная, работа в парах, малых группах, фронтальная.

  Формы проведения занятий: комбинированное занятие, подготовка исследовательской (проектной) работы, беседа, лекция, семинарское занятие, практическая, лабораторная работа, конференция, собеседование, консультация.

Прогнозируемые результаты.

В результате реализации данной программы учащиеся должны знать:

1.   теорию по программному обеспечению сбора экспериментальных данных SensorLab, назначение датчиков, входящих в комплект цифровой лаборатории по биологии;

2.   возможности программы SensorLab для обработки экспериментальных данных на персональном компьютере;

3.   возможности ИКТ -ресурсов по биологии;

учащиеся должны уметь:

1.   составлять свои простые эксперименты;

2.   подготовить систему сбора данных для эксперимента;

3.   пользоваться системой сбора данных и датчиками сбора и первичной обработки экспериментальных данных;

4.   грамотно использовать датчики в экспериментальной установке;

5.   формулировать цель и составлять план эксперимента;

6.   проводить эксперимент;

7.   обрабатывать экспериментальные данные;

8.   делать выводы;

9.   видеть практическую направленность своей деятельности;

10.                      разнообразно представлять результаты своей деятельности.

Критерии успешности:

·        увлеченность;

·        повышенная мотивация;

·        степень развития интереса;

·        степень проявления самостоятельности в суждениях;

·        презентация работы на научно-практической конференции;

·        участие в конкурсах.

Использование цифровой лаборатории SensorLab способствует значительному поднятию интереса к предмету и позволяет учащимся работать самим, 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.

Реализация технологии проведения исследовательских работ с использованием цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии в 8 классе.

Прежде чем описать свою работу, хотелось бы представить класс, в котором проводились данные исследования. Это 16 учеников- 6 мальчиков и 10 девочек. На уроках активно работают половина учащихся, остальные крайне пассивны (мальчики более свободны, открыты в своих действиях, девочки слишком «зажаты»). Я преподаю биологию у этих ребят с 6 класса, применяю на уроках разные виды деятельности - они всегда, даже самые пассивные ученики, с удовольствием вовлекаются в новую работу. В 6 классе мною был организован поход на Лысогорскую гору с целью изучения местной флоры (см. приложение фото №1). В 7 классе мы проводили исследовательскую работу по определению отрядов насекомых (см. приложение фото №2,3). Сейчас мы изучаем анатомию человека, и здесь наиболее уместно проведение лабораторных работ, т. к. учащиеся познают сами себя, изучают свой организм. Стараюсь разнообразить изучение каждой темы интересными работами, на что ученики 8 класса активно откликаются.

На уроках я использую новейший УМК Сонина: учебник Н. И. Сонина, М. Р. Сапина. Биология: Человек. 8 кл. М.: Дрофа, 2014.-302 с, рабочую тетрадь Н. И. Сонина, И. Б. Агафоновой с тестовыми заданиями ЕГЭ, электронное приложение к учебнику. Электронное приложение содержит любые материалы, необходимые для проведения современного урока, отвечающего всем требованиям ФГОС. Это видео- и аудиофайлы, анимации, фотографии, текстовые файлы, задания для проверки знаний.

Предлагаю примеры проведения нескольких лабораторных работ.

Лабораторная работа №1 «Измерение частоты сердечных сокращений до и после физической нагрузки с помощью датчика ЧСС».

Тема урока:  «Движение крови по сосудам».

Цель урока:

-обобщить и закрепить знания по теме «Транспорт веществ»;

-выяснить, как под действием постоянных нагрузок и правильной тренировки изменяется работа сердца;

-сформировать представление о движении крови в организме, природе пульса;

-сформировать умение работать с цифровой лабораторией (датчиком частоты сердечных сокращений);

-научиться проводить исследование и делать выводы.

Данная тема является завершающей в разделе «Транспорт веществ», и поэтому учащиеся уже обладают определенными знаниями: «Строение органов кровообращения», «Круги кровообращения», «Работа сердца».

Выполнению лабораторных работ предшествует проверка знаний учащихся - их теоретической готовности к выполнению задания.

В начале урока, в качестве повторения материала, мною было предложено ученикам рассказать о строении сосудов и сердца, показать на рисунке круги кровообращения и описать работу сердца. Это заняло не более 5 минут.

Затем был сформулирован проблемный вопрос: «Как вы думаете, различается ли работоспособность сердца тренированного и нетренированного человека? С чем это связано?».

В ходе обсуждения подвожу учащихся к правильному ответу, при этом, пользуюсь таблицей, которую написала перед уроком на доске.

Таблица «Сравнение работы сердца тренированного и нетренированного человека во время физической нагрузки»).

Тренированный человек	Нетренированный человек
Ударный объем сердца > в 2 р.	Ударный объем сердца <
Частота сердечных сокращений>в3р.	Частота сердечных сокращений>в3р.
Работоспособность сердца > в 6 р. (за счет уд. об. с. и ч. с. с.)	Работоспособность сердца > в 3 р. (за счет ч. с. с.)
Сердце отдыхает, работает экономно	Т. к. пауза сердца <, то сердце мало отдыхает и быстро устает

Ребята видят данные в сравнении (ударный объем сердца, частота сердечных сокращений), проблемный вопрос становится решенным. Затем я предлагаю ученикам  прослушать материал электронного приложения о движении крови по сосудам, природе пульса и способах измерений давления и пульса. Многие ребята смогли определить свой пульс у основания кисти левой руки и подсчитали его значение. На эту часть урока ушло не более 15 минут.

Теперь можно было переходить к лабораторной работе. На каждой парте был подготовлен один ноутбук с установленным программным обеспечением SensorLab и подключенным датчиком. Работа проводилась в парах, но каждый исследовал свои показатели частоты сердечных сокращений.

Мною была проведена организационная работа, учащиеся были ознакомлены с правилами пользования оборудованием, техникой безопасности. Я особенно волновалась о технической стороне работы, предполагала, что это займет много времени, но к моему удивлению, этот процесс не вызвал никаких трудностей у учащихся.

У каждого ученика на парте находилась карточка по выполнению лабораторной работы, которую я разработала сама. В ней указаны цели и порядок работы, а также таблица для заполнения данных и вопросы, ответив на которые, учащиеся сформулируют выводы.

Фамилия, имя______________________                  Дата______________________ Лабораторная работа «Измерение частоты сердечных сокращений до и после физической нагрузки с помощью датчика ЧСС». Оборудование: датчик ЧСС, ноутбук с ПО. Цель работы 1.    Научиться определять  пульс с помощью датчика ЧСС. 2.    С помощью измерения  пульса научиться определять частоту сокращений  сердца. 3.    Провести наблюдение за реакцией сердца в спокойном состоянии и после физической нагрузки. 4.    Выяснить степень тренированности сердца, проверить состояние своей сердечно-сосудистой системы. Порядок работы 1.Определите частоту сердечных сокращений в спокойном состоянии. Результаты запишите в таблицу. 2. Сделайте 25 приседаний. 3. Сразу после выполнения упражнения определите частоту сердечных сокращений. Запишите полученные данные. 4.Сравните полученные результаты. Посчитайте, во сколько раз увеличилось число ударов пульса в спокойном состоянии и после физической нагрузки (выразите в процентах). ИЗМЕНЕНИЕ ПУЛЬСА ПРИ РАЗНОЙ НАГРУЗКЕ Число ударов пульса в спокойном состоянии Число ударов пульса после приседаний На сколько увеличилось число ударов пульса (в процентах) 5.Сделайте вывод, почему пульс участился. Какое это имеет значение? 6. Сделайте выводы о работе собственного сердца в покое и при нагрузке.

Учащиеся самостоятельно ознакомились с порядком проведения работы и выполнили собственные исследования, помогая при этом друг другу. Затем они заполнили таблицу, сделав необходимые расчеты. Времени оставалось мало, и поэтому я разрешила закончить лабораторную работу дома, проанализировать свои показатели и сделать выводы.

В завершении урока, я поинтересовалась у учеников: «Понравился ли вам урок?», «Что нового узнали на уроке?»,  «Что было наиболее интересным?». Конечно, все отметили работу с датчиком, многих заинтересовала информация о том, как влияют занятия спортом на работу сердца.

На следующий урок  все сдали мне свои работы. Проверяя их, я, конечно, не учитывала физиологические способности учащихся, но обращала внимание на правильность расчетов, верно сформулированные выводы. Фотографии этого урока смотрите в приложении (№4-6).

Лабораторная работа №2 «Изучение электрокардиограммы человека».

Тема урока: «Работа сердца».

На этом уроке я провела демонстрационную лабораторную работу «Изучение электрокардиограммы человека». Работа  заняла не более 10 минут. Основной целью было повышение интереса учащихся к данной теме.

Здесь я привожу описание только лабораторной работы, которая занимает небольшую часть урока.

Перед исследованием ребята посмотрели небольшой видеофрагмент электронного приложения, в котором рассказывалось об электрокардиографии. Это один из наиболее безопасных и объективных методов диагностики, основанный на регистрации электрических явлений, возникающих в сердечной мышце. ЭКГ здорового человека представляет собой кривую, в которой можно выделить изоэлектрическую прямую и пять зубцов P, Q, R, S, T. При анализе ЭКГ учитывают высоту зубцов, их направленность по отношению к линии, величину интервалов между ними, а также их ширину. С возрастом ЭКГ меняется в сторону значительного снижения общей мощности колебаний сердечного ритма. У людей с никотиновой, алкогольной, наркотической зависимостью, а также у людей, не придерживающихся здорового образа жизни, этот процесс происходит быстрее обычного, эффективность работы их сердца снижается, и вследствие этого, ухудшается физическое здоровье человека.                                                                                                                                                                

Нашей задачей в этом исследовании было подтверждение формы волны ЭКГ, но ни в коем случае не медицинская диагностика, поэтому в подробности описания ЭКГ мы не вникали.

Для этой работы я подключила один датчик к компьютеру, результаты исследования выводились через проектор на доску. Испытуемый был проинструктирован, как вести себя во время исследования. Несколько человек помогли подсоединить электроды, после чего начался сбор данных. Сам испытуемый сидел спиной к доске и не видел свои данные, чтобы сознательно не влиять на ход работы. Остальные ученики наблюдали, как проходит запись ЭКГ. По завершении работы, я распечатала испытуемому его кардиограмму.

Считаю, такую работу полезной на уроке, потому что:

-это помогает отвлечься ученикам от основного материала;

-повышает интерес к предмету;

-помогает осознать важность медицинской диагностики, приближает их к взрослой жизни.

Предлагаю посмотреть фото №7, 8

Лабораторная работа №3 «Определение жизненной емкости легких с помощью датчика спирометра».

Тема урока: «Газообмен в легких и тканях».

Цели урока:

-закрепить знания о строении дыхательной системы;

-изучить тему «Газообмен в легких и тканях»;

-сформировать представление о понятии «Жизненная емкость легких»;

-закрепить умение работать с цифровой лабораторией (датчиком спирометром);

- научиться проводить исследование и делать выводы.

           При изучении следующего раздела  анатомии «Дыхание», я также проводила лабораторные работы. На уроке по теме «Газообмен в легких и тканях» считаю целесообразно провести работу «Определение жизненной емкости легких с помощью датчика спирометра».

В начале урока учащиеся повторили строение дыхательной системы, один из учеников показал органы дыхания на рисунке в электронном приложении.

Затем я «разбила» материал в учебнике на несколько частей: «Газообмен в легких», «Газообмен в тканях», «Дыхательные движения», «Регуляция дыхания» и «Жизненная емкость легких». Поделив класс на группы, я раздала задания – прочитать текст и подготовить краткий доклад. Так учащиеся самостоятельно ознакомились с новым материалом и обменялись информацией с одноклассниками. Тексты в учебнике небольшие, и материал не сложный в усвоении, поэтому эта часть урока заняла у нас не более 20 минут.

Ознакомившись с новым материалом, можно было приступать к лабораторной работе. На каждой парте был установлен ноутбук с программным обеспечением и датчик - спирометр. Для этой лабораторной я также разработала карточку с описанием целей, порядка работы, включила в нее график, по которому ученики смогут определить жизненную емкость легких (ЖЕЛ), справку с полезной информацией и вопросы. Каждый ученик работал индивидуально по своей карточке, изучая свою собственную ЖЕЛ, но при этом, помогая своему товарищу по парте проводить исследование. Проблема возникла с мундштуками, которые соединяются с датчиком и используются для дыхания. Их было мало, и я не могла допустить использование разными людьми одного мундштука. Решение этой проблемы быстро осуществилось, я придумала сделать подобные мундштуки из листа бумаги и скотча. Это не заняло много времени у учеников, и теперь у каждого был свой личный мундштук.

Ознакомив с правилами пользования оборудованием, техникой безопасности, я предложила приступать к работе. Учащиеся самостоятельно изучили информацию на карточках и начали проводить исследование. В результате работы у каждого получался график дыхания, на шкале абсцисс которого отражалось время исследования (1 минута с интервалами 10 секунд), а на шкале ординат дыхательные объемы во время вдоха и выдоха (в литрах). Свои графики учащиеся подписывали, сохраняли, копировали на флешкарту  и распечатывали на принтере. По графику они проводили расчеты и выясняли собственную ЖЕЛ (здесь я также наблюдала взаимопомощь учеников, фото №8, 9). Показатели ЖЕЛ у большинства учеников получились хорошие, соответствующие нормам. Так как время урока заканчивалось, я разрешила взять лабораторные работы домой, чтобы проверить правильность расчетов, ответить на вопросы и сделать выводы о собственной ЖЕЛ. Один из графиков можно посмотреть в приложении (рисунок №1).

Датчик дыхания может использоваться только для обучения, но не в качестве диагностического инструмента. Результаты измерения датчика предназначены только для информационных целей, поэтому информация датчика не может использоваться в качестве лечебной или диагностической базы.

Приведу образец лабораторной работы.

Фамилия, имя______________________________                                                                                                                            Дата______________________________ Лабораторная работа «Определение жизненной емкости легких с помощью датчика спирометра». Оборудование: ноутбук с ПО «SensorLab»; датчик дыхания (спирометр). Цель работы: 1. Научиться определять жизненную емкость легких с помощью датчика. 2. Выяснить, почему ЖЕЛ является важным показателем легких. Порядок работы: 1. Сначала соберите дыхательный датчик, затем соедините с системой сбора данных и компьютером. Откройте программное обеспечение SensorLab, в универсальном программном обеспечении создать по порядку: новое испытание, создать папку вкладного листа, установить координату и время сбора, затем приготовьтесь к измерению. 2. Во время измерения, необходимо сидеть прямо (в удобной позиции) или ровно стоять. Желательно при эксперименте, не следить за получаемыми данными, чтобы исключить вероятность подсознательного изменения способа дыхания. 3. Подставить мундштук воздушного потока к губам (при необходимости, зажмите нос, чтобы дышать только ртом). 4. Дышите спокойно, это позволит вам адаптироваться к датчику. После этого у вас будет стабильный режим дыхания. При измерении выдоха, воздух из легких, является положительным потоком, а при вздохе поток воздуха отрицательный. Начните сбор данных со вдоха, нажмите кнопку Пуск. Если все сделано правильно, на экране вы увидите графическую зависимость объема выдыхаемого и вдыхаемого воздуха от времени. 5. После четырех циклов обычных вдохов-выдохов наберите в легкие как можно больше воздуха (максимальный вдох) и выдохнуть весь воздух, насколько возможно (максимальный выдох). После этого сделайте по крайней мере один восстанавливающий вдох-выдох и некоторое время продолжать дышать дальше в обычном режиме. Важно, чтобы при проведении тестирования объема легких вдох и выдох выполнялись бы с максимальным усилием (но не с максимальной скоростью!). Остановите измерение, нажмите кнопку Стоп. 6. Для более точных показаний произведите измерения ЖЕЛ вручную. Для этого определите по графику с точностью 0,1 л следующие показатели: дыхательный объем (ДО) — объем вдоха-выдоха без сознательного усилия; резервный объем вдоха (РОВд) — дополнительный объем воздуха, который можно вдохнуть с максимальным усилием после обычного вдоха; резервный объем выдоха (РОВыд) — дополнительный объем воздуха, который можно выдохнуть с максимальным усилием после обычного выдоха. Вычислите жизненную емкость легких по формуле.     ЖЕЛ = ОД + РОВд + РОВыд Результаты: 1. Величина ЖЕЛ больше у юноши. Причина: у мужчин объем легких больше, чем у женщин, поскольку лучше развита скелетная мускулатура, для работы которой необходим больший объем кислорода. 2. Показатель ЖЕЛ фактической меньше должной. Возможные причины: а) малоподвижный образ жизни; б) слабая физическая подготовка; в) заболевания. 3. Показатель ЖЕЛ фактической больше должной. Испытуемый занимается спортом. Справка. Величина жизненной емкости легких (ЖЕЛ) в норме зависит от пола и возраста человека, его телосложения, физического развития, а при различных заболеваниях она может существенно уменьшаться, что снижает приспособляемость больного к выполнению физической нагрузки. ЖЕЛ считается сниженной, если ее фактическая величина составляет менее 80% должной жизненной емкости легких (ДЖЕЛ). В норме жизненная емкость легких составляет у женщин в среднем 2,7 л, у мужчин — 3,5 л, у некоторых спортсменов может достигать 6 л. Ответьте на вопросы: 1. Почему ЖЕЛ является важным показателем физического развития человека? 2. Сделайте вывод о своих показателях ЖЕЛ.

При оценивании работ я учитывала:

- правильность расчетов (тем детям, у которых не получился график дыхания, я предложила воспользоваться графиком кого-нибудь из одноклассников);

-понимание учениками важности этого показателя легких (учитывала ответы на поставленные мной вопросы).

Считаю, что цели урока были достигнуты. Такой способ обучения позволяет учащимся работать самим, при этом получая не только знания в области биологии, но и опыт работы с интересной и современной техникой.

Лабораторная работа №4  «Изучение процесса потребления кислорода человеком».

Лабораторная работа №5 «Определение содержания углекислого газа в кабинете в начале и конце урока».

Тема урока: «Урок обобщения и повторения по теме «Дыхание».

Цели урока:

-обобщить и закрепить знания по теме «дыхание»;

-изучить влияние кислорода и углекислого газа на организм человека;

-научиться пользоваться датчиками содержания кислорода и углекислого газа;

- научиться проводить эксперименты, сравнивать полученные данные  и делать выводы.

На заключительном уроке по теме «Дыхание» я провела две интересные лабораторные работы. В комплекте оборудования цифровой лаборатории имеются два необычных датчика – датчик содержания кислорода и углекислого газа. Их использование логично на уроках биологии при изучении дыхания, но как это сделать - оставалось вопросом для меня. И я решила провести демонстрационно эти работы на последнем, обобщающем уроке, так как учащиеся уже обладают всеми необходимыми знаниями по этой теме.

Оба датчика были подключены к главному компьютеру, ученики наблюдали ход эксперимента на большом экране интерактивной доски. Проводить исследование мне помогали ученики. Результаты работы записывались в тетрадь.

В начале урока мы определили содержание кислорода и углекислого газа в кабинете. Нужно отметить, что перед занятием я хорошо проветрила помещение. Содержание кислорода было близко к 21 %, углекислого газа – 400 ppm или 0,04 % (в программе для единицы измерения уровня CO2 используется величина ppm –parts per million или частиц СО2 на миллион частиц воздуха, 1000 ppm = 0,1 %). Один из учеников записывал результаты на доске.

После этого, мы выслушали учеников, которые подготовили доклады  по темам «Значение кислорода  в жизни человека», «Влияние концентрации углекислого газа на здоровье человека». Интересные данные учащиеся записали в тетрадь. Из выступлений докладчиков ученики узнали, что содержание кислорода в непроветриваемом помещении может снизиться на 1 %, что приводит к нарушению активности головного мозга, вызывает увеличение частоты сердечных сокращений, ослабляет иммунную систему.  Уровень углекислого газа в школьном классе может достигать 2000 ppm и выше, что повышает заболеваемость и снижает успеваемость учащихся. Всем было интересно узнать, как изменится концентрация этих газов в классе к концу урока. О результатах этого эксперимента немного позже.

В середине урока мы провели еще одно исследование по определению потребления кислорода. Я планировала провести эту работу с одним испытуемым, но вызвались двое желающих, поэтому мы сравнили потребление кислорода разными людьми. С испытуемыми я провела инструктаж, объяснила последовательность действий. Им нужно было сделать несколько глубоких выдохов в целлофановый пакет, после чего провести измерение содержания кислорода, аккуратно опустив датчик в пакет. Результаты эксперимента выводились через проектор на доску. Выяснилось, что потребление кислорода составляет около 3,8 %, но у одного мальчика этот показатель был немного выше, что свидетельствует о достаточном  количестве кислорода в организме и его нормальной трудоспособности. См. приложение,  фото №10, 11.

Вернемся к эксперименту, который мы проводили в начале урока. Определив концентрацию кислорода и углекислого газа в классе по окончании урока, учащиеся сравнили эти показатели с начальными.      Выяснилось, что  концентрация кислорода снизилась на 0,4 %, а вот содержание углекислого газа увеличилось до 3000 ppm или 0,3 %. Проанализировав эти данные, учащиеся пришли к выводу, что после каждого урока стоит проветривать помещение для более эффективной учебной работы.

Такими простыми опытами я разнообразила этот урок. Во время проведения этих исследований все учащиеся были заинтересованы в работе. Использование этих датчиков на уроке позволяет проводить такие серьезные измерения, которые приближают учебный процесс к настоящему научному исследованию. Ранее подобные работы в школе не проводились.

Анализ результатов педагогической деятельности по использованию цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии в 8 классе.

Проведя вышеизложенные лабораторные работы в 8 классе, мне стало интересно узнать мнение самих учащихся о такой форме учебного процесса на уроках биологии. Я разработала опросный лист, куда включила интересующие меня вопросы, и попросила учеников 8 класса ответить на них. Фамилию отвечающего на вопросы можно было не указывать. Проанализировав данное анкетирование, я получила следующие результаты. На диаграммах показано соотношение ответов в процентах (отвечали 16 человек).

Первый вопрос «Понравилось ли тебе проводить лабораторные работы с использованием датчиков?»

Второй вопрос «Как ты считаешь, такая работа помогает тебе в усвоении знаний по биологии?»

Третий вопрос «Могут ли знания, полученные на исследовательских уроках, пригодиться тебе в жизни?»

Четвертый вопрос «Возникали у тебя трудности при выполнении лабораторной работы?»

 

Пятый вопрос «Как ты считаешь, учитель справедливо оценил твою работу?»

 Шестой вопрос «Как ты думаешь, исследовательская работа на уроках поможет тебе при сдаче ОГЭ, ЕГЭ?»

Седьмой вопрос «Хотелось бы тебе при дальнейшем изучении биологии включать работу с датчиками в учебный процесс?»

Результаты проведенного анкетирования показали, что проведение лабораторных работ с использованием датчиков активизировало познавательную деятельность учащихся, повысило интерес к предмету.

Также об эффективности разработанного метода формирования исследовательских умений на уроках биологии свидетельствуют положительные результаты проведенных зачетных занятий и тестирований по соответствующим темам.

Выполнение учащимися лабораторных работ направлено на:

·        обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам;

·        формирование умений применять полученные знания на практике;

·         развитие интеллектуальных умений;

·        выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

Считаю, что поставленные задачи были реализованы в ходе проведенных уроков.

Я, в свою очередь, достигла профессиональных целей:

-реализация деятельностного подхода на уроках биологии;

-рациональное использование учебного времени;

-комплексный подход к изучению учебного материала.

Положительные перспективы использования цифровой лаборатории при проведении лабораторных работ.

Анализ анкетирования учащихся, результаты контроля знаний, а также собственный опыт показали, что оправданно и эффективно проведение на уроках биологии лабораторных работ с использованием цифровой лаборатории и как нельзя лучше оживляет учебно-воспитательный процесс, повышает интерес к предмету. Ведь очень важно при преподавании такого трудного и насыщенного сложным научным содержанием предмета, как биология, заинтересовать  учеников предметом, научить посещать этот урок и  с жаждой получать новые знания, вести  постоянный творческий поиск, открывать в себе скрытые таланты и просто «любить» предмет.

Считаю, что разработанный мною метод исследовательской деятельности с использованием датчиков имеет хорошие перспективы в педагогической работе. Проведение таких лабораторных работ позволяет решать целый ряд задач в образовательной и воспитательной целях:

ü Повышает познавательный интерес учащихся к предмету.

ü Развивает у учащихся навыки самостоятельной работы, умение ставить эксперимент, вести наблюдение, обрабатывать результаты, делать выводы, т. е. позволяет учащимся овладеть алгоритмом исследовательской работы.

ü Дает возможность выявить способности каждого ученика.

ü Реализует идею сотрудничества учителя и ученика.

ü Помогает ученикам стать активными участниками учебного процесса, не боятся высказывать свое мнение.

           Учителя же могут использовать такие уроки при подготовке открытых уроков,  внеклассных мероприятий, эти  нестандартные уроки подтолкнут к поиску новых оригинальных форм и методов обучения, воплощению учителями своих дидактических идей этой фантастической страны научных знаний.

 Такие новые формы лабораторных работ позволяют реализовать все ведущие функции обучения: воспитательную, образовательную и развивающую на основе идеи педагогики  сотрудничества,  когда учитель не просто с предметом идет к детям,  а с детьми к предмету.

Перспективу дальнейшей работы я вижу:

- в применении на уроках других датчиков цифровой лаборатории SensorLab (датчика рН, датчика влажности, датчика объема жидкости, датчика окисления-восстановления, датчика температуры и др.);

-в интеграции данного метода в другие научные дисциплины (ботанику, зоологию, общую биологию);

-составлении методического пособия по использованию датчиков цифровой лаборатории SensorLab на уроках биологии и химии;

-в обмене опытом с коллегами.

Список используемых источников.

Литература.

1.     Сборник. Уроки биологии по курсу «Биология. 8 класс. Человек»- Москва, издательство «Дрофа» 2008 год; авторы Э. Д. Днепров, А.Г. Аркадьев.

2.     Аклерова И.А. Уроки биологии к учебнику Н.И. Сонина, М.Р. Сапина «Биология. Человек. 8 класс»- Москва, издательство «Дрофа» 2008 год.

3.     Воронин Л.Г., Маш Р.Д. Методика проведения опытов и наблюдений по анатомии, физиологии и гигиене человека: книга для учителя. Москва, издательство «Просвещение», 2007 год.

4.     Белых С.Л. Мотивация исследовательской деятельности учащихся // Исследовательская работа школьников. — 2006.

5.     Методическое пособие. Инновационные педагогические технологии. Краснодар. 2015г.

Интернет.

1.     nsportal.ru- сайт учителей.

2.     Инфоурок- сайт учителей.

3.     «Библиофонд» — Электронная библиотека.

4.     http://otherreferats.allbest.ru/pedagogics/00102267_0.html

5.     http://festival.1september.ru/articles/513015/

6.     http://www.myshared.ru slide/1129018/

7.     http://arbir.ru/articles/a_2964.htm

8.     «Инновационные процессы в образовании». Дмитренко М. С.

9.     Инновационный проект «Развитие информационной среды образовательного учреждения для поддержки проектной деятельности экогуманистической направленности».

10. «Активизация познавательной деятельности учащихся через использование  нестандартных форм обучения  при изучении химии и биологии». Леванских Н. В.

11. «Формирование понятий через исследование и эксперимент учащихся на уроках биологии». Чапина И. В.

12.  «Исследовательская деятельность как средство развития творческого потенциала учащихся». Илушка М. И.

Приложение.

Фото 1.

Фото 2.

Фото 3.

Фото 4.

Фото 5.

Фото 6.

Фото 7.

Фото 8.  

Фото 9.  СовместнФото 10. 

Фото 11.

Рисунок 1. График дыхания, по которому учащиеся определяли ЖЕЛ.