STEM-лабораторія цифрових вимірювань

Державний освітній стандарт основної загальної освіти в одному з пунктів, що стосуються результатів освоєння основної освітньої програми з природничих дисциплін, передбачає набуття досвіду застосування наукових методів пізнання, спостереження природних явищ, проведення дослідів, простих експериментальних досліджень, прямих і непрямих вимірювань із використанням аналогових і цифрових вимірювальних приладів. 

Упровадження сучасного цифрового обладнання в освітній процес забезпечує вирішення завдань модернізації навчальної бази та інформатизації освіти, поставлених у Національній стратегії розвитку освіти в Україні та у «Концепції реалізації державної політики у сфері реформування загальної середньої освіти “Нова українська школа” на період до 2029 року», в яких акцентується увага на необхідності впровадження в навчальний процес сучасних інформаційно-комунікаційних технологій та оснащення навчальних кабінетів хімії, біології, фізики, географії, математики сучасним цифровим обладнанням. Викладання предметів природничого циклу (біології, географії, математики, фізики, хімії тощо) передбачає широке застосування сучасних комп’ютерних та цифрових технологій отримання та обробки даних про об’єкти дослідження або спостереження (природні явища, процеси тощо).

Наказом МОН України № 574 від 29.04.2020 р. «Про затвердження Типового переліку засобів навчання та обладнання для навчальних кабінетів і SТЕМ-лабораторій» визначено вимоги до засобів навчання та цифрового вимірювального обладнання, якими можуть бути обладнані навчальні кабінети біології, географії, математики, фізики, хімії і STEM-лабораторії державних і комунальних закладів загальної середньої та професійної освіти, що забезпечують здобуття повної загальної середньої освіти з урахуванням вимог новітніх освітніх технологій і методів навчання. 

Робота зі створення STEM-лабораторії цифрових вимірювань у КЗ «ЗОІППО» ЗОР розпочата в 2018 році. У межах цієї роботи за рахунок коштів обласного бюджету було здійснено закупівлю елементів цифрового вимірювального комп’ютерного комплексу Vernier:

  • 5 аналогово-цифрових перетворювачів – пристроїв збору, зберігання та первинної обробки даних LabQuest 2;
  • 28 датчиків різного типу та призначення для вимірювання фізичних і фізико-хімічних параметрів об’єктів дослідження;
  • лабораторне обладнання для виконання лабораторних робіт з фізики;
  • програмне забезпечення комплексу.

Придбане обладнання дозволяє створити 5 робочих місць для проведення групових навчальних занять зі слухачами курсів підвищення кваліфікації за напрямом використання цифрового вимірювального обладнання в практиці викладання предметів природничого циклу.

У 2019 році в КЗ «ЗОІППО» ЗОР організовано проведення спецкурсу з ІКТ «Використання цифрових лабораторій при викладанні природничих наук» (за вибором слухача за напрямами: хімія, біологія, географія, фізика).

Для забезпечення проведення зазначеного курсу опрацьовано виконання лабораторних робіт шкільної програми та підготовлено навчально-методичне забезпечення цих лабораторних робіт. 

Відповідно до типового навчального плану курсів підвищення кваліфікації педагогічних працівників на вивчення спецкурсу «Використання цифрових лабораторій при викладанні природничих наук» відведено 6 академічних годин. До програми спецкурсу входять такі складові:

– огляд і демонстрація можливостей цифрових лабораторій в освітньому процесі;

– інструктаж по використанню цифрової лабораторії Vernier під час виконання лабораторних робіт;

– ознайомлення з переліком та огляд змісту запропонованих лабораторних робіт; 

– виконання лабораторних робіт;

– обговорення результатів.

Спецкурс з ІКТ передбачає виконання п’яти лабораторних робіт (п’ять робіт із кожної дисципліни), але спектр виконуваних робіт набагато ширший і не обмежується тільки цими роботами. Вчителі природничих дисциплін знайомляться з можливостями та досвідом використання в освітньому процесі цифрових навчальних лабораторій; з поколіннями цифрових лабораторій; з номенклатурою датчиків і їх основними характеристиками; з виконанням експериментів. У рамках спецкурсу вчителі фізики, хімії, біології та географії виконують лабораторні роботи, використовуючи комп’ютери, системи збору даних LabQuest 2 та відповідні датчики цифрової лабораторії «Vernier». Педагоги вивчають, як підготувати до роботи реєстратор даних LabQuest 2: включення і виключення, підключення зовнішніх пристроїв, графічний інтерфейс, програмне забезпечення, налаштування датчиків, калібрування екрану, виконання вимірювань з одним або декількома датчиками. Після отримання навичок роботи з реєстратором даних LabQuest 2 та освоєння програмного забезпечення – програми LabQuest Арр, учителі виконують лабораторні роботи за фахом. Педагоги мають нагоду порівняти натурний експеримент із експериментом, проведеним за допомогою цифрової лабораторії, та впевнитися, що використання цифрової лабораторії на уроках природничого циклу значно підвищує ефективність освітнього процесу.

Досвід проведення спецкурсу із використанням обладнання цифрової STEM-лабораторії дозволяє відзначити значну зацікавленість тематикою спецкурсу вчителів природничих дисциплін та підтверджує актуальність його введення у програму підвищення кваліфікації педагогічних працівників.