Современный учебный кабинет для преподавания предметов естественнонаучного цикла

Современный учебный кабинет для преподавания предметов естественнонаучного цикла

, директор МАОУ Лицей № 000, г. Екатеринбург,

, зам. директора МАОУ Лицей № 000, г. Екатеринбург

Каким должен быть учебный кабинет

Образовательная среда, направленная на максимально полное развитие личностных способностей обучающегося, - одно из требований к условиям реализации основных образовательных программ. Образовательная среда может рассматриваться на разных уровнях - региона, города, oбразовательной организации (далее - ОО). Элементарное звено oбpaзовательной среды - учебный кабинет в ОО (приложение «Положение об учебном кабинете»), в котором реализуется обучение, воспитаниеие, саморазвитие все то, что мы понимаем под термином «образование». Федеральные roсударственные образовательные стандарты (далее - ФГОС) общего образования предполагают переход от традиционной системы обучения, тpaнслирующей знания, к новой системе - системе «развития», «открытия» Следовательно, должен измениться и учебный кабинет. Рассмотрим направления, в которых необходимо действовать грамотному администратору выбирая новую структуру образовательного пространства и его составных частей.

Представляя себе идеальный вариант развития ОО, соответствующий требованиям ФГОС общего образования к образовательному процессу, прежде всего хочется максимально уйти от кабинетной системы как таковой. Математику постигать на реальных примерах на территории ОО, об общественных науках разговаривать в непринужденной обстановке холлов залов, уроки литературы перенести в библиотеку, а изучение естественных наук - в специально оборудованные научные лаборатории. Разные типы уроков требуют разной психологической обстановки, которая достигается иногда перестановкой мебели, использованием декораций или современных технических средств, их заменяющих. Ближе всего к этой концепции в со­временной 00 такие предметы, как: информатика, физическая культура и технология.

Кроме того, желательно чтобы дома, во время самостоятельной работы, обучающийся также имел возможность погрузиться хотя бы в часть той среды, которая нужна для решения задач в конкретной предметной области. Исходя из изложенных пожеланий, сформулируем несколько требований к тому, каким должен быть кабинет в 00:

концептуальная целостность (пространство и оборудование кабине­та отвечает концепции преподаваемого предмета); трансформируемость (для расширения возможностей трансформа­ции кабинета используются современные технические средства, информационно-коммуникационные технологии (далее - ИКТ)); мобильность (расширение учебной среды кабинета предполагает возможность использования учебных средств не только в 00, но и в том месте, где обучающиеся планируют выполнять домашнее за­дание).

Основные трудности оснащения кабинетов

Для кабинетов предметов естественнонаучной направленности (физи­ки, химии, биологии) практически все требования, перечисленные выше, могут быть реализованы с использованием современных средств ИКТ и аппаратно-программных комплексов. Однако начинать следует не с этого. Крайне важно не только разовое стопроцентное обеспечение кабинета так называемым «традиционным» оборудованием (пробирки и реактивы в ка­бинете химии, макеты и приборы в кабинете физики, микроскопы и нагляд­ные пособия в кабинете биологии и пр.), но и своевременное его обновление. Следует учитывать, насколько много появилось современной пластиковой химической посуды, макетных вариантов электрических схем, современных спиртовок, оптических наборов, даже громоздкие штативы стали совершен­но другими. Красивое и удобное оборудование не только позволяет решить учебные задачи, формулируемые ФГОС общего образования, но и мотиви­рует учащихся на активную практическую и исследовательскую работу. Это относится и к демонстрационному, и к индивидуальному оборудованию для лабораторных работ.

Основные трудности, возникающие при оснащении кабинетов:

не все «новое» оборудование качественное. Количество упрощенных, неэффективных решений, предлагаемых ОО, растет параллельно с желанием сэкономить. Необходимо активно знакомиться с рынком лабораторного оборудования. В каждом регионе проходит за год достаточное количество образовательных выставок, практических семинаров, на которых можно найти подходящие по уровню качества новые предложения. Самое главное - не жалеть на это времени, аккуратно фиксировать характеристики, названия, торговые марки, возможные контакты поставщиков; не всегда «новое» оборудование может решать те же дидактиче­ские задачи, которые решало «старое». Яркие примеры – переход от пленочных фотоаппаратов к цифровым (вместе с пленочными фотоаппаратами уходит в прошлое возможность создавать домашнюю обсерваторию с фоторегистрацией объектов, т. к. цифровые матрицы слишком дорогие), или от стрелочных приборов к цифровым. Работа со стрелочными приборами учит обучающихся важному способу оценки (расчета) ошибки измерения (в этой случае понятие «половины шкалы деления прибора» - наглядно и образно). Кроме того, важным аспектом понимания природы физического явления может служить устройство прибора  (часто стрелочного), позволяющее измерить важные характеристики явления. А в лабораторной работе по измерению электроемкости конденсатора с помощью гальванометра по максимальному отбросу стрелки миллиамперметра учащиеся определяют значение коэффициента пропорциональности, выражающего собой электроемкость, соответствующую одному делению. Можно сохранять имеющееся оборудование, совместно с учащимися создавать нужные макеты, использовать «виртуальные» приборы для объяснения важных аспектов, а потом все равно переходить к тому измерительному оборудованию, которое используется в современном мире; «новое» оборудование тоже устаревает через некоторое время, поэтому в каждом кабинете должен быть план развития, отраженный в паспорте кабинета. Гораздо ценнее, когда на глазах учащихся оборудование изменяется небольшими блоками (их удобно группировать, например, по темам лабораторных работ по физике). При этом настройку и апробацию «нового» оборудования также ценно производить совместно с некоторой группой учащихся. Изменения должны быть ежегодными, на них надо специально обращать внимание обучающихся для повышения интереса к предмету; иногда жалко отказываться от устаревшего оборудования, а хранить его негде. Можно использовать современные системы хранения (подвесные и проволочные корзины, вставки в ящик, стеллажи, секции для полок и т. п.). Они существенно увеличивают вместимость лабораторных шкафов в кабинетах физики, химии, биологии, помогают наглядно, эстетично и с большей плотностью уложить требуемое оборудование.

Современные ИКТ-средства в кабинете и за его пределами

Информационная образовательная среда (далее - ИОС) учебного кабине та представляет среду всей 00 в миниатюре. В ней также можно выделить тр основные подсистемы: информационную, техническую и учебно-методическуе

Техническая подсистема подразумевает обеспечение кабинета совре менным оборудованием, связанным с реализацией ИКТ и подбор (раэ работку) методических принципов его использования. Условно оборудован* можно разделить на два больших блока - демонстрационное и оборудован* для индивидуальной работы учащихся. В таблице 1 представлены пример» оборудования первого и второго типа.

Таблица 1

Современные ИКТ-средства в кабинете

Демонстрационные	Индивидуальные
Проектор и интерактивная доска	Ноутбуки или планшеты
Интерактивная панель	Пульты для голосования
Документ-камера	Аппаратно-программные комплексы
Специфическое оборудование (например, цифровой микроскоп с USB-подключением к компьютеру и др.)

Существуют определенные тонкости выбора для каждой из перечислен­ных позиций. Так, например, проектор в кабинете лучше выбирать ультрако­роткофокусный (с маленьким расстоянием до экрана). Это существенно уменьшает опасность засветки глаз учащихся и учителя при работе с инте­рактивной доской. Интерактивная доска должна предусматривать работу с максимальным числом возможного специфического программного обеспече­ния (далее - ПО) для других моделей, т. к. число готовых разработок для нее резко возросло за последние два года. Заманчивым решением представля­ется интерактивный проектор в сочетании с маркерной антибликовой доской, однако до сих пор очень небольшое количество ультракороткофокусных про­екторов поддерживает стандартное ПО для досок. Отдельно следует отметить проекторы, позволяющие получать ЗО-изображение. Во многих случаях трех­мерность существенно увеличивает

наглядность, например при демон­страции сложных молекул, механиз­мов, строения систем организма. Интерактивные панели безусловно являются прогрессивным направлени­ем для демонстрационного оборудо­вания, но размеры (при минимально разумной цене) не достигли того удобства, которое дает современный про­ектор с экраном (доской). Документ-камера позволяет не только работать с общим документом или картинкой, но и демонстрировать мелкие эксперимен­ты, например химические опыты, производимые с небольшим количеством реактивов в микрокюветах.

Под «специфическим оборудованием» (кроме микроскопа с цифровым выходом в кабинете биологии) следует понимать, например, приставку-пла­нетарий в кабинете физики - укрупненные датчики из аппаратно-программных комплексов, предназначенные для крепления на классной доске.

Системы контроля и мониторинга знаний (система голосования, пульты) стремительно набирают популярность в связи с возросшей востребованностью вопросов тестового характера. Соответственно, лучше выбирать системы голосования с возможностью ввода текстовых или цифровых ответов.

Индивидуальные мобильные устройства у учащихся являются возможным расширением пространства кабинета за границами ОО. Особенно, при экс­плуатации системы временного использования или популярной в настоящее время Bring Your Own Device (BYOD), дающей обучающемуся возможность работать с ресурсами ОО с помощью любого мобильного устройства, будь то ноутбук, нетбук, планшет или смартфон, иметь доступ к необходимым для работы папкам и данным.

Аппаратно-программные комплексы

Отдельно следует остановиться на аппаратно-программных ком­плексах. Они представляют собой набор цифровых датчиков, подключае­мых к компьютеру (ноутбуку) и участвующих в эксперименте по физике, химии, биологии. Специальное ПО позволяет отобразить на экране наблю­даемое значение или сохранить данные в цифровом виде для последующей обработки стандартными программами. Один из самых удачных случаев - перенесение наблюдаемых данных из рабочего окна датчика сразу непо­средственно в заготовленный стандартный отчет по лабораторной работе. Способы подключения, характеристики датчиков, степень разработанности ПО зависят от конкретной модели и ее производителей. Ситуация в этом сегменте рынка развивается стремительно, поэтому основная рекоменда­ция - изучать готовые примеры на выставках, демонстрационных семина­рах, при непосредственном общении с разработчиками на инновационных площадках.

Опыт использования аппаратно-программных комплексов показал, что не все датчики из стандартных наборов удобно использовать в лабораторных работах базового, расширенного и даже профильного курса изучения фи­зики и химии. По химии датчики используются в демонстрационных поуроч­ных экспериментах при изучении тем:

«Электродвижущая сила»; «Гидролиз»; «Водородный показатель»; «Кинетика химической реакции»; «Дисперсные системы».

Основная особенность датчика, отличающая его использование от при­менения традиционных измерительных приборов, заключается в настраиваемой возможности автоматического многократного измерения физической величины. Поэтому целесообразность применения датчиков и всей системы сбора данных появляется тогда, когда нужна временная зависимость измеряемой физической  величины.

Справка: Цифровой микроскоп с USB-подключением к компьютеру предна­значен для микроскопического исследования различных препаратов и демонстрации наблюдаемой структуры с помощью экрана персо­нального компьютера. В состав прибора входят микроскоп, присоеди­няемый к нему видеоокуляр с цифровым USB-выходом и др.

Рабочее место учителя

Кроме вышеперечисленного оборудования в кабинете, безусловно, нужно вспомогательное: рабочий компьютер (ноутбук, планшет) для учителя, многофункциональное устройство (далее - МФУ), оборудование для локаль­ной сети. Рабочее место учителя удобно разделить на две функциональные части: одна предназначена для демонстраций, вторая - для работы с элек­тронным журналом, методическими или справочными материалами. Поэто­му это может быть два разных устройства, например, ноутбук и планшет, или один компьютер с несколькими видеовыходами (видеокартами) и двумя мониторами.

Можно не обсуждать преимущества МФУ по сравнению с принтерами, од­нако, надо отметить, что при выборе МФУ обязательно должна быть просчитана и минимизирована стоимость одного отпечатка. В качестве оборудования для локальной сети в учебном кабинете удобно выбирать WiFi. чтобы ноутбуки и мобильные устройства можно было свободно перемещать по классу.

Все это оборудование не принесет существенного сдвига в повышении эффективности учебного процесса, если не подобрано правильное учебное программное обеспечение, в т. ч. электронные образовательные ресурсы (далее - ЭОР). Следует отметить, что в последние пять лет количество качественных ЭОР, находящихся в свободном доступе, увеличилось на несколько порядков. Это произошло в т. ч. за счет государе томит и ре­гиональных программ, направленных на разработку и систематизацию этих ресурсов. Работой учителя остается подбор ЭОР. наиболее полно дополняющих методические особенности реализуемых программ по пред­метам.

Еще одним важным элементом ИОС является ПО, предназначенное для управления учебным процессом на компьютерах учащихся. До сих пор примеры такого ПО, особенно свободно распространяемого, бедны и плохо переносят переход от одних операционных систем к другим. Можно не останавливаться на необходимости подключения всех средств ИКТ в учебном кабинете к сети Интернет, поскольку без этого не будут мобильно использоваться большинство ЭОР, сетевые сервисы и приложения.

Опасной тенденцией стала подмена реального лабораторного оборудования на уроках естественнонаучного цикла компьютерными моделями и виртуальными экспериментами. Еще раз следует обратить внимание на то, что при минимизации расходов важнее начать с живых приборов, реактивов, пробирок, чем с проекторов и компьютеров.

В завершение статьи нужно отметить, что никакое современное оборудование не заменит и не восполнит квалификацию учителя. Учебно-методическая подсистема ИОС, связывающая воедино информационную и техническую часть, обеспечивает образовательный процесс. Соответственно, новинки техники должны использоваться в рамках современных педагогических технологий, обеспечивающих реализацию ФГОС общего образования. Это невозможно без центральной фигуры - грамотного учителя,
повышающего свою квалификацию и отвечающего на все вызовы современного общества.