Кабинет для учебно-исследовательской и проектной деятельности

Кабинет

для учебно-исследовательской и проектной деятельности

Одним из путей повышения эффективно­сти процесса обучения в условиях реализации ФГОС среднего общего образования является включение учащихся в учебно-исследователь­скую и проектную деятельность. Благодаря этому в их сознании формируется объектив­ная и всеобъемлющая научная картина мира, они начинают активно применять свои зна­ния на практике.

В соответствии с требованиями ФГОС об­разовательная организация должна иметь учебные кабинеты с автоматизированными рабочими местами учащихся и учителей и помещения для занятий учебно-исследова­тельской и проектной деятельностью, моде­лированием и техническим творчеством (ла­боратории и мастерские).

Материально-техническое оснащение та­ких кабинетов и помещений должно обеспе­чить реализацию индивидуальных учебных планов учащихся, осуществление самостоя­тельной познавательной деятельности; вовле­чение учащихся в учебно-исследовательскую и проектную деятельность, проведение наблю­дений и экспериментов, в т.ч. с использовани­ем цифрового и традиционного лабораторно­го оборудования.

Однако в школах зачастую отсутствуют спе­циальные помещения (лаборатории), преду смотренные ФГОС, и, самое главное, отсут­ствует современное материально-техническое оснащение.

В качестве готового решения материаль­но-технического оснащения помещения для учебно-исследовательской и проектной дея­тельности в школе специалисты ООО «Хим- лабо» (г. Москва) впервые в отечественной практике предлагают проект кабинета для учебно-исследовательской и проектной де­ятельности по естественнонаучным дис­циплинам (физика, химия, биология, есте­ствознание).

Кабинет спроектирован на базе типового архитектурно-строительного решения класса общеобразовательной школы площадью 72 м2 с лаборантским помещением (мастерская) пло­щадью 18 м2 и рассчитан на одновременную ра­боту до 24 учащихся.

Основу экспериментальной базы кабине­та составляют лабораторные комплексы для учебной практической и проектной деятельно­сти по естествознанию (3 шт.), физике (3 шт.), химии (3 шт.), биологии и экологии (3 шт.). Подробные описания конструктивных особен­ностей и экспериментальных возможностей лабораторных комплексов представлены в ра­ботах [1-4]. Лабораторные комплексы - это автомати­зированные исследовательские рабочие места учащихся, позволяющие выполнить не только весь объем ученического эксперимента (лабо­раторные и практические работы, опыты и

наблюдения) по естественнонаучным дисци­плинам на базовом и углубленном уровне, но и осуществлять учебно-исследовательскую и проектную деятельность.

Основа лабораторного комплекса - специ­альный лабораторный стол с полкой, выдвиж­ным ящиком и напольной тумбой с выдвиж­ными ящиками. В столешнице, закрепленной на двух металлических опорах с регулируемы­ми нескользящими ножками, смонтированы резьбовые втулки для установки стержней штативов. В ящиках и на полках стола в ложе­ментах размещены лабораторное оборудова­ние, приборы, приспособления, посуда и др.

Лабораторные комплексы по каждой дис­циплине укомплектованы всем необходимым для проведения исследований: лабораторным оборудованием, измерительными прибора­ми, наборами приспособлений, узлов и де­талей, стеклянной, полимерной и керамиче­ской посудой, инструментами, источниками электропитания (в том числе аккумулятор­ным), а также цифровой лабораторией, циф­ровым микроскопом, ноутбуком и др. Методические пособия к комплексам со­держат описания в общей сложности более 750 лабораторных и практических работ, опытов, наблюдений и более 200 исследова­тельских проектов.

Специализированное лабораторное обо­рудование, установленное в кабинете и ма­стерской, многократно расширяет функцио­нальные исследовательские возможности лабораторных комплексов и позволяет прово­дить учебно-исследовательскую и проектную деятельность не только по отдельным пред­метам, но и осуществлять экспериментальную межпредметную связь.

Специализированное лабораторное обору­дование представляет собой:

лабораторное исследовательское обору­дование - регулируемый источник питания, генератор электрических сигналов различ­ной формы и частоты, двухканальный запо­минающий цифровой осциллограф, спектро­фотометр, центрифуга, аналитические и ла­бораторные весы, высокоточный рН-метр;

термическое оборудование - лаборатор­ная баня, муфельная печь, термошкаф (су­шильный шкаф), дистиллятор, холодильник;

технические средства визуализации - до­кумент-камера, ноутбук, LCD-проектор и эк­ран с электроприводом свертывания;

технологическое оборудование (исполь­зуется для изготовления экспериментальных установок, приспособлений и образцов) - SD-принтер, малогабаритные настольные то­карный и сверлильный станки, фрезерно­гравировальный станок с ЧПУ, слесарный верстак с набором инструментов, паяльная станция.

Для хранения химических реактивов в каби­нете установлено хранилище реактивов, а в ма­стерской - специальный шкаф для реактивов, подсоединенный к вытяжной вентиляции.

Специальная лабораторная мебель: вытяж­ные шкафы, столы с раковинами (для мытья лабораторной посуды) и досками для сушки посуды, - установленная в кабинете- мии и биологии по утвержденным програм­мам на уроках и во внеурочной деятельности, а также для проектно-исследовательской дея­тельности учащихся.

Презентационное оборудование кабинета позволяет обучающимся представлять резуль­таты проведенных исследований.

Взяв за основу предложенное готовое реше­ние и варьируя, в зависимости от актуально­сти, наполнение кабинета исследовательским оборудованием, можно создавать кабинеты как определенной предметной направлен­ности: по химии, физике, биологии, есте­ствознанию, так и межпредметные: химия и биология, физика и химия, физика и есте­ствознание.

В качестве примера рассмотрим выполне­ние проектной работы химико-экологиче­ской направленности.

«Определение засоленности почвы»

Цель работы: определение степени засолен­ности почвы в городской черте.

Оборудование и реактивы: колба, воронка ко­ническая, мерный цилиндр, пипетка, весы электронные, весы аналитические, муфель­ная печь, фарфоровая чашка, эксикатор, су­шильный шкаф или термостат, водяная баня, фильтровальная бумага, датчик электропро­водности, образцы почвы.

Подготовка почвы к анализу

Образцы почвы предварительно подсуши­те на воздухе при комнатной температуре. Из высушенной почвы отберите пробу. Для этого образец почвы рассыпьте на бумаге ровным слоем в 0,5 см. Крупные частицы измельчите. Рассыпанную почву разделите на квадраты со стороной 3-5 см. Из каждого квадрата отбери­те шпателем небольшое количество почвы

Таблица. Группы почв по степени засоленности (хлоридное
и хлоридно-сульфатное засоление)

Масса пробы должна быть не менее 10 г. Из отобранной пробы почвы пинцетом удали­те корни и различные органические остатки.

Затем почву измельчите и просейте через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Опера­цию измельчения проводите до тех пор, пока весь образец не пройдет сквозь сито. Под­готовленный таким образом образец почвы хранится в бумажном пакете до проведения анализа.

Навеску почвы для анализа берут методом «средней пробы». Для этого просеянный обра­зец опять насыпьте на лист бумаги равномер­ным слоем в 0,5 см. Разделите его шпателем на мелкие квадратики со стороной 2-2,5 см. Из каждого квадратика отберите часть образца.

Проведение анализа

В сухую колбу перенесите 100 г воздушно-су­хой почвы, прилейте 500 мл дистиллирован­ной воды. Колбу закройте пробкой и встря­хивайте содержимое колбы в течение 5 мин. Затем вытяжку отфильтруйте через складча­тый фильтр.

В предварительно просушенную при 105 °С и взвешенную фарфоровую чашку пипеткой налейте 50 см3 водной вытяжки и выпаривай­те на водяной бане. Затем чашку с остатком высушите в сушильном шкафу в течение 3 ч при 105 °С, охладите в эксикаторе, взвесьте и запишите полученное значение.

Далее определите содержание минераль­ных солей. Для этого чашку с плотным остат­ком поместите в муфельную печь, нагретую до 525 °С, выдержите в течение 30 мин. Охладите и взвесьте на аналитических весах. Прокали­вание, охлаждение и взвешивание повторяй­те до получения постоянной массы. Массовую долю легкорастворимых минеральных солей высчитывают по формуле, приведенной для расчета плотного остатка.

В оставшуюся водную вытяжку из образца исследуемой почвы погрузите датчик электро проводности, дождитесь стабилизации пока­заний и запишите полученное значение. Интерпретация полученных результатов Массовую долю плотного остатка вычисля­ют по формуле:

т(ос) • V• 100
m • V(a)

где: т(ос) - масса остатка; m - масса навески почвы, V- общий объем вытяжки; V(d) - объ­ем вытяжки, взятой для анализа.

Определить степень засоленности почвы можно по таблице.

Сравните две величины: степень засолен­ности почвы, определенную на основании взвешивания плотного остатка и полученную по результатам измерения электропроводно­сти водной вытяжки.

Подобные проектные работы учителя пред­метники могут выполнить с учетом особенно­стей своего образовательного учреждения и региона. ■

ЛИТЕРАТУРА

Пичугин В.С., Кучковская О.В., Бугаков П.С. Ла­бораторный комплекс для учебной практической и про­ектной деятельности по естественнонаучным дисципли­нам // Вестник образования, 2015. - № 12. - С. 70-80.

Пичугин В.С., Бугаков П.С., Артамонов Ю.В., Сте­панов С.В. Лабораторный комплекс для учебной практиче­ской и проектной деятельности // Физика, 2016. - № 7-8.

Пичугин В.С., Кучковская О.В., Бугаков П.С. Ла­бораторный комплекс для учебной ­практической и про­ектной деятельности по химии // Химия, 2015. - № 12. - С. 8-12.

Пичугин В.С., Ракитина Н.Г., Радионова Е.И., Ти­хомиров А.В., Щербакова Т.Д. Лабораторный комплекс для учебной практической и проектной деятельности по биологии и экологии // Биология в школе, 2017. - № 3. - С. 64-71.