Цифровая лаборатория – это комплект датчиков, регистрирующих значения физических величин, и вспомогательного оборудования для проведения опытов и исследований по физике, химии, биологии и экологии, географии, ОБЗР (ОБЖ), математике и другим предметам. Датчики собирают и обрабатывают данные, а специализированное программное обеспечение, которое устанавливается на компьютер, отображает их в виде графиков и таблиц для дальнейшего анализа. Использование цифровых лабораторий позволяет учащимся применять теоретические знания на практике и проверять различные гипотезы.
Отличаются лаборатории не только предметной направленностью. Сегодня их выпускают разные производители: «Научные развлечения», «Releon», «Строникум», «L-Микро», «Polylab», но все они позволяют решать одни и те же образовательные задачи. Некоторые производители предлагают большое разнообразие датчиков и дополняют наборы лабораторной посудой, а есть и те, кто собирает набор из минимального числа датчиков.
Далее рассмотрим, чем комплектуются цифровые лаборатории по физике, химии и ОБЗР (ОБЖ).
Цифровая лаборатория по физике
Позволяет обучать школьников основным этапам проведения экспериментального исследования по темам курса физики за 7-11 класс. Отдельные боксы с оборудованием рассчитаны на изучение определенных тем: «Механики», «Электродинамики», «Молекулярной физики и термодинамики», «Оптики и квантовой физики» и др. В состав боксов входят вспомогательный инструмент для проведения опытов, методические руководства, в которых приведены пошаговые инструкции выполнения лабораторных работ, и датчики из списка ниже:
- датчик положения;
- датчик температуры;
- датчик абсолютного давления;
- осциллографический датчик напряжения;
- датчик напряжения;
- датчик тока;
- датчик магнитного поля;
- датчик температуры термопарный;
- датчик освещенности;
- датчик ионизирующего излучения;
- датчик звука;
- датчик расстояния ультразвуковой;
- датчик силы;
- датчик оптоэлектрический;
- датчик угла поворота;
- датчик угловой скорости;
- датчик давления дифференциальный;
- датчик электрического заряда.
Комплекты позволяют учащимся изучать законы Ньютона, проводя эксперименты с движением и силами, исследовать термодинамические процессы, наблюдая за изменениями температуры и давления, анализировать волновые явления, изучая звук, свет и электромагнитные волны.
Пример эксперимента «Измерение мгновенной скорости и ускорения» с цифровым датчиком положения:
Две пары сенсоров цифрового датчика положения расположены в начале и в конце лабораторной скамьи. Измерение времени прохождения телом промежутка между сенсорами первой и второй пары позволяет измерить мгновенные скорости в двух точках траектории. Одновременная фиксация времени движения от первой пары сенсоров до второй позволяет рассчитать и ускорение тела.
Цифровая лаборатория по химии
Лаборатория используется для проведения учащимися опытов и исследований по темам курса химии за 8-11 класс. В комплекте идут мультидатчики, программное обеспечение для проведения экспериментов, методическое руководство. Мультидатчик объединяет в себе несколько датчиков для измерения разных параметров:
- датчик температуры;
- датчик pH;
- датчик электропотенциала;
- датчик концентрации ионов;
- датчик счетчик капель;
- датчик ОВП;
- датчик электропроводимости;
- датчик оптической плотности (колориметр);
- датчик кислорода;
- датчик мутности раствора;
- датчик углекислого газа.
Из дополнительных приборов производителем предусмотрены термостатирующее устройство, электроды ионов аммония, кальция и хлора, электрод нитрат ионов и электрод сравнения. Лабораторная посуда в комплект не входит.
Датчики позволяют наблюдать за химическими реакциями в реальном времени, изучать кинетику реакций, анализируя скорость реакций, проводить титрование с высокой точностью.
Примеры тем исследований:
- температура и теплообмен;
- агрегатные состояния и переходы между ними;
- плотность твердого тела;
- плотность жидкости;
- определение концентрации раствора колориметрическим методом;
- электролиты и неэлектролиты;
- многоосновные кислоты;
- рН растворов кислот и оснований;
- гидролиз солей;
- pH-метрическое титрование;
- окислительно-восстановительное титрование (редоксметрия);
- образование основных солей.
Цифровые лаборатории по физике и химии позволяют учащимся практиковаться в решении типовых задач, которые встречаются на ОГЭ/ЕГЭ.
Цифровая лаборатория по ОБЗР (ОБЖ)
Используется при изучении разделов «Здоровый образ жизни», «Основы медицинских знаний и оказания первой помощи», «Экологическое проектирование безопасной жизнедеятельности» и «Сохранение природы и окружающей среды». Лаборатория содержит датчики, позволяющие учащимся рассмотреть процессы жизнедеятельности организма человека и вести наблюдения за экологическим состоянием окружающей среды:
- датчик двуокиси углерода (углекислого газа);
- датчик освещенности;
- датчик рН;
- датчик температуры;
- датчик артериального давления;
- датчик пульса;
- датчик регистрации ЭКГ;
- датчик частоты дыхания;
- датчик дыхания (спирометр);
- датчик кислорода;
- датчик электропроводности;
- датчик звука с функцией интегрирования;
- датчик ионизирующего излучения;
- датчик окиси углерода;
- датчик хлорид-ионов;
- датчик нитрат-ионов;
- датчик мутности (турбидиметр);
- датчик концентрации частиц пыли.
В комплект также входят лабораторное оборудование, программное обеспечение для проведения экспериментов и методическое руководство.
Примеры исследований по теме «Физиология»:
- оценка влияния музыкального фона на реакцию сердечно-сосудистой системы и производительность при физической нагрузке;
- исследование комплекса физиологических реакций при однократном и повторном выполнении спортивной задачи;
- исследование влияния видеоряда разного содержания на показатели дыхательной и сердечно-сосудистой систем;
- исследование влияния различных содержащих кофеин напитков на организм человека.
Работа с современным оборудованием делает обучение более интересным и раскрывает творческий потенциал детей, а еще улучшает понимание и запоминание материала.
Заказать цифровые лаборатории для школы вы можете на сайте «Ростком».