Музеи науки в образовательном пространстве города 2011

Современный научный музей в системе образования

МУЗЕИ НАУКИв образовательном

пространстве

города

СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ЛОВЯГИН, учитель физики, заслуженный учитель РФ, канд. пед. н., директор Центра профориентации и профильного обучения «Полигон Про»

О чем речь?

1. Современный музей науки – в чем специфика? (1,5 часа)

2. Что уже есть и «то ли еще будет»!

3. Федеральный проект 2006 - НАОС: опыт, концепция, модели

4. Интерактивный музей и школа – попытки интеграции: 2030 и 1060

5. Центр ПОЛИГОН

6. Европейский проект и международная конференция 2012

7. Пилотный проект Курчатовского института: наука с 1 класса

8. Интерактивные приборы не только в музеях: Лабдиск, «классный сундучок», Глабальная школьная лаборатория, Наночемодан


I. Современный музей науки – в чем специфика?


Прошлое музеев науки

• 1903, Мюнхенский политехнический музей - первая музейная экспозиция, в которой можно было не только смотреть, но и управлять некоторыми приборами (интерактивность)

• 1933, Чикаго - первый музей науки, в котором почти вся экспозиция уже была построена по этому принципу

• 1935, "Дом занимательной науки" Перельмана в Ленинграде – первый отечественный опыт

• 1969, "Эксплораториум", Сан-Франциско - король современных музеев науки, модель музея подобного типа


Настоящее

• Сотни музеев науки по всему миру

• 1 ? – в России (есть интерактивные отделения при разных музеях)

Экспозиция увлекательной науки в Московском музее образования


Уникальные педагогические возможности музеев науки

• Увлекательность, сильное мотивирующее воздействие

• Вовлечение ребенка в активную деятельность

• Практическое освоение законов природы

• Интерактивность - возможность исследовательской работы без посредника

• Наглядность и доступность научных законов

• Возможность индивидуального выбора объектов взаимодействия и исследования

• Уникальное современное оборудование

Треки атомных частиц в камере Вильсона


Формы взаимодействия музея науки и школы: тематические экскурсии

• Проводятся специалистом в выбранной области

• Можно заказать любое удобное время

• Углубление в содержание

• Возможность продемонстрировать то, чего нет в школе

Кристалл полупроводника


Музей в роли научной лаборатории для школ

• Организация исследовательской работы учащихся на первоклассном оборудовании

Видео:

Класс в музее


Маршрутный лист в роли педагога

• Организованное и индивидуализированное изучение объектов музея на основе тематических маршрутных листков-вопросников


Научные викторины

• Проведение научных викторин (конкурсов) с использованием экспонатов музея


Эффектные демонстрации

• Захватывающие научные шоу, в которых демонстрируются интересные и сложные явления и законы

Сергей Кириллов показывает свой научный спектакль «Электрический злодей»


Повышение педагогической квалификации

• Обучение учителей исследовательскому подходу в обучении


Ресурсные центры

• Крупные музеи выступают в роли мощных ресурсных центров и баз данных для учителей естественных наук, в том числе дистанционных


Музейная экспансия

• Некоторые музеи делают специальные выездные экспозиции для школ


Согласованность действий – залог успеха

• Привязка программ деятельности музеев к учебно-тематическим планам школ

II. Что уже есть и

«то ли еще будет»!


Будущее

• Музей А.С. Попова в Петербурге• Экспозиция в Московском музее

образования - 2005• «Интеллект» - 2009• «Экспериментаниум» – 2010• Политехнический - 2016 г.• «Город науки» на ВВЦ - ?

На открытии Московского музея образования

«Феномен» в Московском музее образования


«Феномен» в школе №1060 Москвы

• музей в школе и силами школы

• более 60 интерактивных приборов

• сделанных учащимися в рамках проектов

• С 1996 г


Музей увлекательной науки

Экспонаты – отдельная песня

Музей увлекател

ьной науки

Как это работает

Конкурс на соискание Гранта Москвы в сфере образования 2006

ФЕНОМЕН – школьный музей-лаборатория увлекательной науки

1994 – авторская программа, индивидуально спроектированный кабинет и мастерская.

1996 – результаты детских проектов – первые экспонаты.

с 2000 – выставки и фестивали детских проектов.

2001 – школьный музей-лаборатория увлекательной науки «Феномен».

2003 – международная выставка «Экспо-Наука2003».

2004 – публикации о музее-лаборатории и создание сайта.

2005 – открытие филиала в Московском музее образования.


Проектирование и конструирование объектов

• «Школьник понимает физический опыт только тогда хорошо, когда он его делает сам. Но еще лучше он понимает его, если он сам делает какой-либо прибор для данного эксперимента». (П.Л. Капица)

• Открытость образовательной среды подразумевает возможность дополнения объектами, созданными руками учащихся.

• За 10 лет – учащиеся сделали более 60 сложных интерактивных экспонатов.


Педагогические технологии

• Самостоятельная учебная деятельность

• Проблемное обучение• Групповая работа• Исследовательская деятельность• Проекты• Презентации детских и

учительских работ • Дискуссии• Научные викторины• Выставки научно-технического

творчества молодежи• Портфолио учащихся• Научные шоу+ ИНФОРМАЦИОННО-

КОММУНИКАЦИОНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК ОСНОВНОЕ СРЕДСТВО ВСЕГО ВЫШЕПЕРЕЧИСЛЕННОГО

Музей увлекательной науки

Современный дизайн

• Сочетание дизайна пространства, мультимедиа, предметной экспозиции и интерактивности

Музей для самых маленьких

Уличные инсталляции

Энергоэффективность

Лабораторный учебный комплекс

• Биотехнологии• Нанотехнология• Экология• Медицина

Комплекс технологических мастерских

Рободром

Ракетодром

Исследуй свое здоровье

Фонтаны и водные инсталляции

Театр занимательной науки

Детская телестудия

Аквариум

Планетарий

3D-кинотеатр - iMax

Леголэнд, Диснейлэнд…

III. Федеральный проект 2006 – Наглядно-активная образовательная

среда: опыт, концепция, модели


Цели образования школы XXI века

• проектирование

• моделирование

• принятие решений

• реализация проектов

• конструирование

• организация

• сотрудничество

• управление

Новая грамотность:

• восприятие• понимание• творчество

в тексте, рисунке, видео, презентации,

шоу,информационной

средегорода


КОНЦЕПЦИЯ открытой образовательной среды школы

будущего

ОТКРЫТАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СРЕДА (ООС) – это комплекс условий, созданный для обеспечения качественного естественнонаучного образования на основе современных достижений

– науки, – технологии,– педагогики.

Открытая образовательная среда обеспечивает активную познавательную, исследовательскую деятельность учащихся и мотивирует их к изучению науки.Открытая образовательная среда состоит из следующих компонентов:

• Специально оформленных пространств• Интерактивных объектов (приборов)• Информационно-коммуникационных средств • Методического обеспечения самостоятельной

познавательной деятельности• Педагогов-организаторов самостоятельной

исследовательской деятельности• Налаженных взаимодействий с учреждениями

науки и образования

IV. Интерактивный музей и школа – попытки интеграции: 2030 и 1060

Образовательная

среда Школы

будущего

Зачем школе нужен интерактивный музей?

• развитие МОТИВАЦИИ к изучению наук и технологий

• переориентация школы на ПРАКТИЧЕСКОЕ освоение и применение знания

• обеспечение ДОСТУПНОСТИ СЛОЖНОГО содержания современной науки

• создание основы для САМОСТОЯТЕЛЬНОГО экспериментирования

• обеспечение содержательной ВНЕУРОЧНОЙ деятельности



будущего

УВЛЕЧЕНИЕ НАУКОЙ

• Важнейшая задача Школы будущего – увлечь наукой, пробудить любознательность и естественную склонность детей к исследованию окружающего мира.

• Открытая образовательная среда школы должна быть оснащена предметами и оборудованием, создающими у детей яркие эмоциональные впечатления.

• «Не науку превращать в забаву, а, напротив, забаву ставить на службу обучению». (Я.И. Перельман)

Благодаря кубам, заполненным различными предметами, ребенок учится различать простые числа, площади и объемы



будущего

СОВРЕМЕННУЮ НАУКУ – СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ

• Целый ряд важных областей современной науки настолько сложны, что их систематическое изучение находится пока далеко за пределами школьной программы.

• Открытая образовательная среда позволяет познакомить с ними школьников в форме ярких, запоминающихся образов (интерактивных моделей и действующих объектов).

Модель наглядно демонстрирует турбулентные процессы



будущего

ОСВАИВАЯ ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Современной школе трудно угнаться за стремительным ростом технологий.

Школа будущего должна постоянно держать руку на пульсе современной технологической культуры, широко используя ее новейшие достижения для повышения эффективности образовательного процесса.

Инфракрасная камера демонстрирует возможности использования теплового излучения в соверменных системах безопасности



будущего

УЧИТЫВАЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАЖДОГО УЧАЩЕГОСЯ

Каждый ребенок обладает индивидуальными особенностями восприятия. Образование должно обеспечивать всех учащихся широким спектром информационных каналов. Элементы открытой образовательной среды специально сконструированы с учетом мультисенсорности восприятия.

Приборы для различения запаха, тепловых ощущений, а также визуализации акустических колебаний



будущего

ОБРАЗОВАНИЕ ДЛЯ ВСЕХ

Школа будущего должна эффективно работать с детьми различных способностей.

Свободный доступ в любое время работы школы к объектам открытой образовательной среды, их простота и наглядность дают шанс детям, имеющим трудности в обучении, почувствовать вкус к самостоятельному исследованию.

Гироскоп из велосипедного колеса, закрепленный на скамье Жуковского, дает возможность непосредственно почувствовать сохранение момента импульса



будущего

УНИКАЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ВОСПРИЯТИЯ

Существует противоречие между объективным характером науки и субъективностью человеческого восприятия.

Первое составляет содержание школьных естественнонаучных курсов.

Несколько объектов школы будущего специально знакомит учащихся с субъективностью восприятий.

Несмотря на кажущееся различие серый тон квадратов А и В совершенно одинаков



будущего

ОБРАЗОВАНИЕ – ВКЛАД В БУДУЩЕЕ РОССИИ

Школа будущего призвана восстановить высокий статус России как технологической сверхдержавы.

Учащимся должны быть представлены яркие образы высоких достижений современной отечественной науки и технологии в виде непосредственной демонстрации объектов и моделей. Российский скафандр до сих пор

является лучшим в мире



будущего

Принципы построения открытой образовательной среды

• интерактивность• познавательность• тесная взаимосвязь со школьными курсами• безопасность• модульность• увлекательность• доступность все время работы школы• эстетика• учет индивидуальных интересов и склонностей• постоянное педагогическое сопровождение• информационная насыщенность• формирование индивидуального портфолио

самостоятельной практической деятельности каждого учащегося

Образовательная среда Школы будущего

Водный пейзаж

Многофункциональная водная инсталляция: небольшой бассейн, работающий от архимедова винта, приводимого в действие самими детьми, с различными насосами, фонтанами, шлюзами, каскадным течением, мельницами, корабликами…

2 эт.


Сколько нужно энергии, чтобы вскипятить стакан воды?

• За счет вращения педалей на макете велосипеда вырабатывается энергия, достаточная для того, чтобы вскипятить небольшое количество воды

• Для доведения до кипения 30 мл воды требуется около 1 минуты интенсивной работы педалями

2 эт.


Наглядное доказательство теоремы Пифагора

• Конструкция с переливающейся цветной жидкостью, наглядно иллюстрирующая теорему Пифагора

• При переворачивании круга вода начинает вытекать из квадратов катетов в квадрат гипотенузы, полностью заполняя его

2 эт.



будущего

Лаборатория клетки


Мини-интерактивы

• Набор миниатюрных интерактивных приборов, посвященных изучению явлений из области механики, магнетизма, электричества и оптики.

Центр образования «Технологии обучения». Москва, август 2006

ШКОЛА В ОКРУЖЕНИИ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Современного ребенка, проживающего в условиях города, окружает искусственная среда.

Устройство объектов этой среды и принцип их работы скрыты от глаз.

Сделать понятными сложные взаимосвязи этих объектов, их устройство и принцип работы призваны специальные модели обычных предметов быта и систем городских коммуникаций.

Система подачи воды на модели вынесена наружу; прозрачные баки дают возможность непосредственно наблюдать происходящие процессы.


ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ

Одна из насущных проблем современной цивилизации – нарушение баланса взаимодействия человека и природы.

Теоретическое знание экологических взаимосвязей и законов не решает этой проблемы.

Важнейшей составляющей экологического образования в Школе будущего должно стать насыщение знаний наглядным, игровым контекстом, непосредственным личным опытом каждого учащегося.

Растения на центрифуге растут в сторону оси вращения, наглядно демонстрируя зависимость направления роста от действия гравитации


СОВРЕМЕННАЯ ЭСТЕТИКА

Самочувствие ребенка в школе определяется всей школьной атмосферой. Атмосфера создается в первую очередь эстетикой школьной среды. Современная визуальная среда как одна из компонент современной культуры тесно переплетена с научными и техническими идеями. В ней красота математических объектов может соперничать с творениями природы.

Фрактал – объект, имеющий разветвленную структуру, части которой подобны всему объекту.


ОТКРЫТАЯ ШКОЛА

Для нормального существования школы необходима живая связь с окружающим социумом и в первую очередь – с родителями. Для этого школа должна быть, во-первых, открыта. А во-вторых, привлекательна для родителей. Для этого школьная среда должна быть неформальной, не стандартной. Интерьер школьных

помещений должен радовать глаз


ОБУЧЕНИЕ ПОСРЕДСТВОМ ОТКРЫТИЙ

Открытая образовательная среда создает большие возможности для индивидуализации педагогического процесса. Доступность и интерактивность объектов этой среды создает уникальную возможность для самостоятельного открытия научных фактов ребенком на его уровне возможностей: один схватывает быстро, другому требуется час, а третий в целой неделе неоднократных подходов к одному и тому же прибору, – подобную ситуацию невозможно организовать на уроке. В этом смысле открытая образовательная среда создает возможности для непрерывного образовательного процесса.

Магдебургские полушария представляют возможность каждому ребенку открыть для себя реальность атмосферного давления

Центр образован

ия «Технолог

ии обучения».

Москва, август

2006

Строительная площадка

Наборы мягких и деревянных кубиков для строительства большого замка (в рост человека) с возможностью возводить арки; сборный арочный мост; "странный" подъемный кран.Наборы дают возможность удовлетворить потребность детей в креативной созидательной деятельности и приобрести практический опыт освоения законов статики, помогающий в последующем понимании ее законов при изучении механики в 7 и 9 классах

2 эт.





2006

Превращение энергии

Комплекс механизмов, предполагающий участие нескольких человек, для изучения потенциальной и кинетической энергии.Дети приводят в действие различные элементы взаимосвязанного механизма (рычаги, поршни, колеса…), в результате по цепочке происходит их воздействие друг на друга и трансформация накопленной при этом энергии.

2 эт.





2006

Смешивая краски

Рисование цветных картин тремя источниками света, направляемыми на экран.Дети работают в группе по трое.Результат достигается только в случае слаженного взаимодействия.

2 эт.





2006

II. НАУЧНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ – «ЭКСПЕРИМЕНТАРИУМ»

• для средних и старших классов

• расположение - большой холл 3-го этажа (ок. 250 м2)

• практическая проработка школьных курсов естественных наук

• доступность: в любой момент времени любой прибор доступен любому ученику

• уникальность объектов• наглядность• активная деятельность

учащихся• текстовое сопровождение

План 3-го этажа.Красным обозначено расположение научной лаборатории.





2006

Водоворот

Воду в большом цилиндре можно привести в непрерывное вращение, тогда постепенно образуется водоворот, засасывающий на дно плавающие на поверхности предметы.Прибор служит наглядной демонстрацией для курса физической географии.Обладает сильным эстетическим воздействием.

3 эт.





2006

Двигатель-Генератор

Взаимодействие двух двигателей-генераторов демонстрирует взаимозаменяемость двигателя и генератора, а также тот факт, что потребление энергии в одном месте всегда сопровождается затратами энергии на работу генератора в другом.

3 эт.





2006

Магнитное поле и газоразрядная трубка

Демонстрация разрядов в газах и визуализация влияния магнитного поля на форму разряда.Поднося руку с магнитом к трубке, можно заставить поток ионизированного газа отклоняться в сторону и определить направление силы Лоренца и знак движущихся в трубке электрических зарядов.

3 эт.





2006

Гибкий позвоночник

Модель человеческого позвоночника, сгибающегося в соответствии с движениями сидящего перед моделью человека.Позволяет эффективно продемонстрировать отражение различных движений человеческого тела на позвоночнике, а также обратить внимание детей на необходимость правильной осанки.

3 эт.





2006

III. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЙ ПРАКТИКУМ

• для всех классов• расположение – кабинеты

практикумов физики, биологии, химии (6 классов по 35 м2)

• наборы экспериментов• готовые комплекты• принцип библиотеки –

выбор экспериментов по вкусу

План 3-го этажа.Красным обозначено расположение практикумов.





2006

Остров света

Эксперименты с призмами, линзами и зеркалами.За одним подобным столом одновременно могут работать три пары учащихся, выполняя более десятка различных практических работ.





2006

Оборудование для практических работ по химии

В комплект входят: стол, стенд с базовой информацией о явлении и его использовании, набор посуды из прочного стекла, тетрадь инструкций для учащегося, исследуемые вещества.Подобные комплекты представляют собой базовые работы естественнонаучного практикума, которые учащийся может выполнить в любое удобное время.





2006

Последовательно или параллельно

Исследование параллельного и последовательного соединения проводников.На столе размещены рядом оба вида электрических соединений вместе с амперметрами и вольтметрами.Цепи можно по-разному коммутировать, наблюдая за результатом в виде изменения свечения ламп и показаний приборов.





2006

IV. ШКОЛЬНЫЙ ДВОР

Пространство для активной двигательной деятельности и отдыха учащихся всех возрастов.

Оно должно быть открыто для всех в течение всего учебного дня (в первую очередь на переменах), чтобы желающие могли выходить на свежий воздух.

Внутренний двор школы будет оснащен интерактивными объектами уличного исполнения.

План 1-го этажа.Красным обозначен внутренний двор школы.





2006

Фокусировка звука

Две параболические тарелки большого диаметра, находящиеся на противоположных сторонах двора. Позволяют передавать звук на большие расстояния.Эксплуатация объекта требует четкой координации действий партнеров и формирует социальную компетенцию.





2006

Ручной лифт

Система самоподъема при помощи набора блоков.Установка позволяет получить первый опыт использования простых механизмов для подъема тяжелых грузов.Может использоваться и при изучении механики в 7 классе.





2006

V. ИНСТАЛЛЯЦИЯ «ПРОВЕРЬ СЕБЯ»

• набор интерактивных приборов «Проверь возможности своего организма»

• Расположение – холл перед спортивным комплексом

План 3-го этажа.Красным обозначено расположение холла перед спортивным залом.





2006

Вратарь

Изучение скорости реакции на световые сигналы.Система в хаотическом порядке приводит в действие один из красных датчиков (одновременно подавая на него звуковой и световой сигналы), учащийся должен быстро коснуться его рукой.При этом прибор обсчитывает и сообщает скорость реакции.





2006

Регата

Тренажер. Несколько «гребных судов», объединенных в систему. Виртуально-реальное соревнование: участники прилагают реальные мускульные усилия (гребут), компьютер высчитывает возможную скорость каждой «лодки» и моделирует гонку на экране монитора.





2006

Контроль равновесия

Тренировка вестибулярного аппарата и мониторинг способности удерживать равновесие.

Расписание работы открытой образовательной среды

• В перемены и после уроков – индивидуально, по желанию учащегося

• Часть времени работы групп продленного дня • Внутри сетки расписания используется учителями во

время изучения соответствующих тем программы• Кружковые занятия, а также проектные часы. • У каждого учащегося должно быть индивидуальное

задание и один или несколько часов в неделю в его собственном индивидуальном учебном плане на самостоятельные занятия с объектами открытой образовательной среды.

V. Центр ПОЛИГОН

ДЕТСКИЙ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

ЦЕНТР

ПОЛИГОН Про

• 1 ЭТАЖ – УНИВЕРСАЛЬНЫЙ– конференц-зал, круглый стол, выставка, кафе,

мастерская «IT-специалист» – 1 шт. • 2 ЭТАЖ – ТЕХНОЛОГИИ

– проектные мастерские: «Умный дом», «Гигакалория», «Конструкторское бюро», «Строймастер», – 4 шт.

• 3 ЭТАЖ – НАУКА– учебно-исследовательские лаборатории:

«Синтез», «10-9», «Эко», «Лаборатория человека», – 4 шт.

• 4 ЭТАЖ – ИСКУССТВО– творческие мастерские: «Медиа-студия», «3D»,

«Дизайн бюро», – 3 шт.

• Центр ориентирован на ПРАКТИЧЕСКУЮ работу, а не на лекции

• Практическая деятельность требует инструментария: электроинструмента, приборов…

• Самый универсальный инструмент сегодня – …• … КОМПЬЮТЕР• Поэтому каждое рабочее место учащегося оснащается

компьютером

• Центр ориентирован на ПРАКТИЧЕСКУЮ работу, а не на лекции

• Практическая деятельность требует инструментария: электроинструмента, приборов…

• Самый универсальный инструмент сегодня – …• … КОМПЬЮТЕР• Поэтому каждое рабочее место учащегося оснащается

компьютером

• Во всех мастерских и лабораториях Центра изучение предмета сопровождается информационными технологиями (ИКТ)

• ИКТ-насыщенная среда – одна, зато везде:• Свободный беспроводной доступ по всему зданию• Цифровая учебная среда• Система электронного доступа в здание по

магнитным пропускам или отпечаткам пальцев

• Выставочный зал – музей науки и технологий• Конференц-зал – зал для мультимедийных

презентаций• Малый конференц-зал – круглый стол для дискуссий• «IT-специалист» - мастерская ремонта компьютеров и

сетей• Кафе – в комментариях не нуждается

• Мастерская наладки и тестирования компьютерной техники и компьютерных сетей

• Чему можно научиться: – инсталлировать и настраивать компоненты и периферийное

оборудование– устанавливать и налаживать компьютерные программы– прокладывать компьютерную сеть– настраивать сетевое оборудование

• Полученные умения с успехом можно использовать дома и в школе• Партнеры: МИРЭА; CISCO

• Полигон для тренировки команд на олимпиады роботов• Чему можно научиться:

– конструировать– программировать

• «Умный дом» – мастерская мехатроники, автоматики и энергосбережения

• «Гигакалория» – мастерская автоматизации теплоснабжения

• «Конструкторское бюро» – мастерская металлообработки со станками ЧПУ

• «Строймастер» – мастерская ремонта помещений

• Мастерская автоматики и энергосбережения

• Чему можно научиться: – проектировать автоматизированные

системы управления– монтировать электрические

компоненты – программировать и управлять

работой механизмов и устройств– разрабатывать и реализовывать

сценарии энергосберегающего управления освещением

• Партнеры: МЭИ-ФЕСТО, IBC Solutions

• Мастерская автоматизации теплоснабжения• Чему можно научиться:

– устанавливать радиаторы с регуляторами температуры– проектировать энергоэффективные режимы управления

теплом– программировать контроллеры, управляющие системами

теплоснабжения– монтировать автоматизированные системы управления

– Партнер - МЭИ

• Мастерская металлообработки со станками ЧПУ• Чему можно научиться:

– конструировать– собирать различные варианты станков из универсальных

модулей подобно ЛЕГО-конструктору– управлять станками с помощью компьютера– программировать в G-кодах– материализовывать свои проекты и идеи

• Партнер – МВТУ им. Э.Н. Баумана

• Мастерская ремонта помещений• Чему можно научиться:

– делать ремонт своими руками– штукатурить, класть плитку и клеить обои – устанавливать и ремонтировать сантехнику– чинить и прокладывать электропроводку

• Можно применить полученные навыки дома и в школе• Партнер – ф-т технологии и предпринимательства МПГУ

• «Лаборатория человека» – медицина и мониторинг здоровья

• «Эко» – лаборатория экологии городской среды• «10-9» – лаборатория физики микромира и

нанотехнологий • «Синтез» – лаборатория прикладной химии

• Лаборатория медицины и мониторинга здоровья• Чему можно научиться:

– измерять уровень своего здоровья– оценивать свою профпригодность– исследовать психомоторные особенности своего

организма– определять, как меняется функциональное

состояние организма в различных условиях • Партнер – Первый медицинский университет

• Лаборатория экологии городской среды• Чему можно научиться:

– делать анализ водопроводной и природной воды– проводить экологическую экспертизу и мониторинг – определять влияние различных антропогенных факторов

на экосистему города– применять экологические технологии для

низкоуглеродного общества• Партнер – РХТУ им. Д.И. Менделеева

• Лаборатория физики микромира и нанотехнологий • Чему можно научиться:

– наблюдать и фиксировать атомные события– отличать электрон от альфа-частицы– анализировать сложные явления, используя цифровые

датчики– строить и исследовать виртуальные модели экспериментов и

задач• Партнер – Курчатовский институт

• Лаборатория прикладной химии • Чему можно научиться:

– синтезировать вещества и материалы– создавать одеколоны и кремы– проектировать новые способы изучения химических свойств– использовать хроматографию для анализа состава вещества– проводить химический анализ воздействия человека на

природу и предлагать пути решения проблем• Партнер – РХТУ им. Д.И. Менделеева

• Лаборатория предпринимательства• Чему можно научиться:

– разрабатывать бизнес-проект– использовать ИТ-приложения для бизнеса– создавать свою (учебную пока что) фирму– умению управлять персоналом (менеджменту)

• Партнер – МИРБИС

• «Медиа-студия» – мастерская 3D-анимации, фотографии и видеообработки

• «3D» – мастерская по созданию 3D-объектов• «Дизайн-бюро» – мастерская архитектурного

моделирования и дизайна

• Мастерская архитектурного моделирования и дизайна• Чему можно научиться:

– проектировать архитектурные пространства– правильно выстраивать композицию– делать макеты из разных материалов– создавать виртуальные модели в программе 3ds Max– разрабатывать дизайн-проекты

• Партнер - МАРХИ

• Мастерская 3D моделирования в профессиональной среде AutoCAD• Чему можно научиться:

– создавать 3D-модель, «выдавливая» объемную фигуру из плоской– работать с программой Autodesk– управлять изображением модели– создавать чертежи – плоскостные отображения 3D-модели– материализовывать свои проекты при помощи 3D-принтера

• Мастерская 3D-анимации, видео и фото• Чему можно научиться:

– видеть мир в пространстве объектива– делать хорошие кадры в плохих

условиях – снимать и монтировать фильмы– умело пользоваться качественной

техникой– обрабатывать фотографии на

компьютере • Партнер - ГИТР

VI. Европейский проект и

Международная конференция «Естественнонаучное образование в

XXI веке» Москва октябрь 2012

О проекте Pathway

• Pathway – «На пути к обучению науке через исследовательскую деятельность учащихся»

• Цель – распространение педагогического опыта изучения естественных наук через исследование

• Поддерживается Европейским сообществом• 25 организаций-участников из 15 европейских стран• 2011-2013 гг• Впервые – Россия (Центр информационных технологий и

учебного оборудования)• Основное содержание проекта: семинары, мастер-классы,

конференции, конкурсы• Конкурс лучших методических разработок учителей (заявки

присылать по адресу: [email protected])

Введение новых стандартов в начальной школе

Germany Israel Austria United Kingdom Spain Greece Italy The Netherlands Switzerland Belgium Ireland Finland Bulgaria Romania France Russia USA

Проект осуществляется консорциумом из 25 партнеров, расположенных в 15 европейских странах, в России и в США

Конкурс учительских разработок


• Окружающий мир• Описание урока или нескольких уроков• Конкурс с денежными призами

VII. Пилотный проект Курчатовского института:

непрерывное естественнонаучное образование

с 1 класса

Окружающий мир: основные разделы

• Объекты и явления реального мира и их изображения, словесные описания• Сравнение, одинаковость, различие, сходство, признаки объектов и явлений• Пространство, расположение объектов и процессов в пространстве• Процессы, изменение, время• Восприятие окружающего мира. Наблюдение и измерение• Постоянство формы, массы, объема, состава• Энергия• Взаимодействие между телами• Возможность и необходимость. Причины и следствия


Окружающий мир: пример планирования уроков в нач. классах

• Измерение размеров класса. Использование сначала традиционных (метр и рулетка), а затем и цифровых измерителей.

• Измерение своего роста. • Рычажные весы. Взвешивание. Масса. Единица массы – килограмм. • Измерение показателей своего здоровья – рост и вес. • Нанесение плана школьного двора на карту Google с помощью GPS. • Чтение карт. Спутниковые и схематические изображения Google прилегающего к школе района.

Район школы на карте города.• Проект: изготовление кораблей из бумаги (урок технологии) • Что происходит с водой, когда в нее что-нибудь погружают? • Почему при опускании в воду различных предметов, уровень воды поднимается по-разному?• Выталкивающая сила воды. (Урок физкультуры в бассейне)


Что могут учащиеся начальных классов?

• легко осваивают: подключение датчиков, измерение и анализ данных при помощи ПК

• им доступны: табличная и графическая форма представления результатов измерений

• могут: интерпретировать возрастание- убывание измеряемой величины; наибольшие и наименьшие значения в пределах измеряемого диапазона

Это физика?

Недостаток понимания физической сущности некоторых понятий не мешает учащимся осмысленно выполнять: – измерение– сравнение – интерпретацию величин

Помогает СОЦИАЛЬНЫЙ ОПЫТ детей – ФЕНОМЕН ЦИФРОВОЙ ЭРЫ

Это феноменологическая пропедевтика изучения физики!

Пример: понятие температуры

Социальный опыт учащихся начальной школы:

• температура воздуха на улице или тела во время болезни

• соотнесение со словом «температура» соответствующих ощущений (тепло, холодно)

• опыт восприятия отрицательных температур (мороз, замерзание воды, снег)

Пример: понятие освещенности

• сложное понятие даже для учащихся основной школы

• дети пользуются формулировками "светло", "темно", "темнее", "светлее « (качественные понятия)

• дополняются количественным соотнесением (измерением) состояний освещенности

• они соотносят этот опыт с соответствующей процедурой измерения:– Освещенность - это такая величина, которую меряет датчик

ИЗМЕРЕНИЕ – УНИВЕРСАЛЬНОЕ УЧЕБНОЕ ДЕЙСТВИЕ

Бесценный опыт

• ОПЫТ – измерения – использования в словесных формулировках названий

измеряемых величин

будет способствовать дальнейшему успешному изучению соответствующих понятий в систематических курсах

ПРИМЕРЫ:• Бронфман: курс «Наблюдай, измеряй, думай» для 3-6 классов• «Развивающее обучение» - математика в 1 классе начинается

с ИЗМЕРЕНИЙ

VIII. Интерактивные приборы не только в музеях:

Лабдиск, «Классный сундучок»,

Глабальная школьная лаборатория, Наночемодан

124

ЛабДиск – третье поколение цифровых лабораторий

• Никогда еще исследовательская деятельность детей не была такой несложной!

Все в одном корпусе - полноценная, беспроводная цифровая лаборатория с 7 датчиками!

Датчики не требуют настройки и калибровки – экономия времени учителя!

Беспроводная связь – простота проведения и подготовки экспериментов

Портативность – автономная, легкая, переносная Удобство пользования - интуитивность, крупные

цифры, специально для начальной школы Совершенные характеристики – высокая скорость

измерения, высокое разрешение, длительный срок работы от аккумулятора

Дешевая – значительное снижение стоимости по сравнению с другими беспроводными решениями

125

Целая лаборатория в одном прибореНачальная школа

Расстояние

ПульсУровень шума

Разъем внешнего датчика температуры

Освещенность

USB порт

Температура

GPS

126

АктивностиТемпература вокруг нас – измерение температуры водопроводной воды, горячей и холодной

График – Измерение расстояний в классной комнате. Изменение расстояний от учащегося до стены при перемещении

Прогулка по улице и парку – изменения температуры и уровня шума в городе

Освещенность класса – Измерение освещенности тетради на парте

127

АктивностиУровень шума – Измерение уровня шума от различных источников и его изменение с расстоянием.

Погода – Измерение температуры воздуха на улице и в классе с использованием двух датчиков

Смена дня и ночи – Изменение освещенности и температуры в течение суток

Гигиена. Сердечный ритм – Измерение пульса до и после упражнений

128

АктивностиОрганы чувств – Сравнение ощущения температуры руками и показаний датчиков в трех сосудах: горячем, теплом и холодном.Тело человека – Измерение температуры тела

Природные сообщества и городская среда. Лес, луг, улица – Изучение изменений температуры и освещенности

Движение мяча. График – Измерение расстояния до скачущего шарика

129

АктивностиОриентирование на местности, компас– Перемещение по двору с использованием функции «направление» датчика GPS.

Скорость – Ходьба и бег по школьному двору с использованием функции «скорость» датчика GPS

Свойства воды – Измерение температуры воды

Излучение – Измерение температуры темных и светлых поверхностей на солнце

130

АктивностиРодной город – Прогулка по району вокруг школы и дома, по городу с нанесением маршрута на цифровую карту (GPS)

Пропускание и поглощение света – Измерение

Шум на уроке и перемене – Измерение уровня шума в различных помещениях школы, в различное время

20 –

Окно в Европу

Европейская исследовательская программа KINT - «Дети изучают естественные науки и технику»

„Классный сундучок“ по темам естественнонаучного и технического образования в начальной школе

Ответ на результаты международного исследования ПИЗА


Пример изучения понятия «плотность» и условий плавания

в начальной школе• Естественнонаучная лаборатория для

начальной школы (европейские исследования в рамках KINT):– без датчиков – на основе

непосредственного опыта проведения экспериментов самими учащимися

– Пример: выталкивающая сила на опыте с погружением мяча руками в воду

– Пример: качественное понятие плотности при сравнении веса кубиков одинакового объема (руками и на цифровых весах)

– Пример: плавают предметы, чей вес меньше веса воды того же объема


Новое поколение УМК – Классный сундучок

Дефицит материалов для проведения опытов в начальных классах

„От хирургов мы не требуем, чтобы они по пути на работу покупали перевязочные материалы и скальпели, но мы ожидаем подобного от учителей. Это не работает.“

(Physics Today Online, 29.1.2002)


Новое поколение УМК – руководство для учителя

Учителя часто чувствуют себя недостаточно компетентными

Созданное в рамках европейских исследований руководство для учителя включает в себя подробные разработки к каждому уроку


Уроки «с особенностями»

Уроки, дающие возможность не только получить знания, но и:

• высказать предположения • проверить их посредством небольших экспериментов • обсудить результаты друг с другом • сделать выводы

• Объяснение не дается учителем; его дети должны найти и построить сами.

• Дети самостоятельно должны убедиться в правильности (ошибочности) своих суждений. Для этого и дается оборудование для проведения опытов.

• Роль учителя: поощрение и побуждение к поиску.

Education

Музеи науки в образовательном пространстве города 2011