Что такое цифровые лаборатории и нужны ли они в школе

Уроки физики, химии, биологии невозможно представить без экспериментов и опытов. Раньше их выполняли исключительно вручную, сейчас появилась возможность дополнить привычный набор лабораторного оборудования онлайн-инструментами цифровых лабораторий. Рассмотрим, что это такое и зачем они нужны в школе.

Что такое цифровая лаборатория

Цифровой лабораторией (ЦЛ) принято называть набор учебного оборудования для выполнения экспериментов, исследований, практических работ, лабораторных опытов по естественно-научным дисциплинам. Он включает набор цифровых (компьютерных) датчиков и индикаторов, блок для обработки данных, ПО, соединительные кабели, методические разъяснения и рекомендации.

ЦЛ подключается проводным способом или через блютуз-адаптер к персональному компьютеру (планшету, смартфону). Он не входит в ее состав, а приобретается отдельно, или используются уже имеющиеся компьютеры.

Как работает ЦЛ

В ходе эксперимента с помощью цифровых датчиков регистрируют значения разнообразных физических и химических величин (температуру, давление, силу тока, кислотность среды, магнитную индукцию и т. п.). Информация с датчиков считывается регистратором данных и передается на компьютер. Специальная программа анализирует данные, трансформирует их в визуальную картинку и отображает на экране монитора.

Возможности ЦЛ

По сравнению с обычными средствами обучения ЦЛ имеет гораздо больше возможностей:

• автоматически собирает и обрабатывает данные;
• отображает ход эксперимента не только в числовых значениях, но и в таблицах, графиках, диаграммах;
• измеряет быстро меняющиеся величины, которые вручную не зафиксируешь;
• сохраняет результаты предыдущих опытов, что дает возможность сопоставить данные, полученные в ходе разных экспериментов;
• позволяет изучить быстро протекающие процессы и явления в динамике.

Что дает ЦЛ учителю и ученикам

Как и любое средство обучения, цифровые лаборатории предназначены для повышения качества учебного процесса. С их помощью учитель может:

• наглядно представить ученикам результаты опытов в числовых значениях, диаграммах, графиках;
• за считанные секунды провести математическую обработку данных, что без компьютерных технологий невозможно в принципе;
• подготовить и провести эксперимент гораздо быстрее, чем с обычным лабораторным оборудованием, что значительно экономит время урока;
• быть интересным для учеников, поскольку ему приходится повышать компетенции в сфере компьютерных технологий, а значит говорить с детьми на одном языке.

Ученики с помощью цифровых лабораторий:

• получают представление о современных высокотехнологичных методах исследования и анализа;
• учатся работать с графическими источниками информации;
• удовлетворяют свой интерес к познанию и науке, учатся мыслить творчески;
• приходят к выводу, что компьютерные технологии — это не только YouTube и TikTok, но и сложные программы, с помощью которых можно создать все что угодно.

Помимо того, ЦЛ — это универсальный инструмент. Его можно использовать на любых уроках и внеурочных занятиях, где требуется демонстрация того или иного процесса или явления, в том числе в групповой и индивидуальной работе.

Какие бывают цифровые лаборатории

Существуют разные виды цифровых лабораторий. В зависимости от возраста учащихся есть ЦЛ для начальной, основной, старшей школы и даже детского сада. Также ЦЛ может охватывать все или несколько дисциплин естественно-научного цикла или идти отдельно по физике, химии, биологии, естествознанию.

Приведем пример хорошо зарекомендовавших себя цифровых лабораторий.

• ЦЛ «Архимед». Универсальная ЦЛ, которую можно использовать на уроках физики, химии, биологии и географии. Ее можно подключать к ПК и планшету. Возможности ПО позволяют синхронно выводить на экран данные исследований в числовой таблице, на графике (диаграмме) и сопровождать их видео.
• ЦЛ «Лабдиск». Мобильная лаборатория, не требующая дополнительного оборудования и подключения к ПК. Состоит из нескольких дисков с сенсорным регистратором и встроенными датчиками. Набор дисков зависит от потребностей заказчика. Понятный интерфейс позволяет применять ЦЛ даже в начальной школе.
• ЦЛ SenseDisc. Устроена по типу конструктора. Состоит из мультисенсорного модуля-регистратора, к которому по кругу подключаются разнообразные датчики. В регистраторе есть экран для вывода данных. Часть датчиков встроенные, часть — съемные. Отдельно идет базовая комплектация и ЦЛ по отдельным предметам. Все съемные датчики универсальные и совместимы с любым модулем.
• ЦЛ Einstein. Выходит с двумя типами регистраторов: планшетным — он сразу выводит данные на экран; и модулем с интегрированными в него датчиками и разъемами для подключения съемных измерительных приборов. Для второго варианта работы нужен ноутбук или стационарный компьютер. ЦЛ подходит для опытов в классе и на улице, ее можно подключать к мультимедийному проектору, чтобы демонстрировать ход эксперимента всему классу.

На какие моменты обратить внимание при покупке ЦЛ

Цифровая лаборатория — дорогостоящее средство обучения. Если школа решила его приобрести, важно, чтобы оно действительно работало, а не пылилось в кабинете. А для этого при покупке ЦЛ важно обратить внимание на следующие моменты:

1. Соответствие ФГОС. Перечень предусмотренных ЦЛ лабораторных работ и экспериментов должен совпадать с программой, а иначе это будет не средство обучения, а дорогостоящая игрушка.
2. Количество модификаций ЦЛ и типов датчиков, предлагаемых поставщиком. Их должно быть достаточно, чтобы закрыть потребности по разным дисциплинам естественно-научного цикла.
3. Программное обеспечение. Важна его совместимость с операционными платформами Windows, Linux, Macintosh, Android, iOS, в противном случае это будут выброшенные на ветер деньги.
4. Регистратор данных. Проверьте, чтобы он подключался к компьютеру проводным и беспроводным способом. Если регистратор имеет свой экран, у него должна быть хорошая батарея, способная поддерживать устройство в рабочем состоянии в течение учебного дня, и возможность подзарядки от компьютера.
5. Наличие встроенных датчиков. Посмотрите, нужны ли они вам все. Если нет, то лучше не переплачивать, а найти ЦЛ, где все датчики съемные, и укомплектовать ее в соответствии со своими потребностями.
6. Необходимость в дополнительном оборудовании. Поскольку большинство ЦЛ работают только с ПК или планшетом, оцените возможности своей техники на предмет, потянет она цифровую лабораторию или нет.
7. Наличие методических рекомендаций. Важное условие использования лаборатории в полном объеме. Методические рекомендации должны содержать перечень всех лабораторных работ и опытов, которые можно провести с помощью ЦЛ, необходимые разъяснения и список оборудования к каждой работе.

Где купить цифровые лаборатории

Цифровые лаборатории обычно приобретают у производителей и компаний, поставляющих учебное оборудование комплектами. Первый вариант удобен, когда приобретается только ЦЛ и заказчик точно знает, какая комплектация ему нужна.

Если же цифровая лаборатория — часть поставки или заказчик не определился с комплектацией, лучше обратиться к профессиональным комплектовщикам. В компании «Ректор» вы найдете цифровые лаборатории, которые прошли испытание школьной практикой, хорошо себя зарекомендовали и полностью соответствуют ФГОС.