«Я всегда делаю то, что не умею делать. Так я могу научиться этому».
Пабло Пикассо
Коротко напомним, что согласно теории построения урока по методике STEM «Знание не передаётся, оно создаётся». Для более простого запоминания весь урок разбивается на 5 частей. Каждая из частей может быть обозначена глаголом действия обращенным к учителю.
- Заинтересуй зачем это надо
- Объясни как это исследуют и измеряют
- Предостереги об опасностях и путях их устранения
- Дай попробовать сделать своими руками
- Проверь усвоение через совместный анализ.
Подробнее смотрите в статье “Планирование урока STEM по модели 5E”.
Но до того как вы решите сделать урок STEM наглядным, необходимо его подготовить и выбрать оборудование с помощью которого процесс или явление можно дать ощутить через персональный опыт.
Итак мы знаем тему. Сделать урок интересным помогают цифровые лаборатории. Исходя из темы подбираем оборудование и дальше самое сложное так составить план урока чтобы он соответствовал STEM методике и вписывался во временные рамки урока. При этом учитель должен сначала сам разобраться как это работает, а затем эффектно показать, что используемое оборудование доказывает.
Разберем шаги на примере учебных комплектов из продукции PASCO SCIENTIFIC. Алгоритм подбора в целом схож для многих производителей. Продукты на сайте сгруппированы по предметам и уровню. Например, продукты по предмету биология для средней школы.
Главное отличие между разными производителями, помимо цены и качества — это подбор дидактических материалов для учителей подготовленных производителем для облегчения использования оборудования.
Если у производителя нет дидактических материалов их придется составлять самим. А это ваше время.
Дидактический материал
Начинайте с посещения цифровой библиотеки подготовленных производителем материалов. Библиотека PASCO SCIENTIFIC доступна здесь.
Материалы есть на Английском – не беда. Google Translate поможет. На странице PASCO в самом низу есть выбор включения переводчика “G Select Language”. В выпадающем меню выбираем Russian.
По теме вашего урока STEM, вы найдите дополнительную информацию или лабораторную работу. Обратите внимание материалы могут быть составлены для учителя и для учащегося. Для учителя контрольные вопросы, пошаговый процесс и примеры снятых данных. Темы здесь.
Для учащихся файл презентация с руководством по проведению опыта. Их смотреть в вышеупомянутой библиотеке PASCO SCIENTIFIC здесь.
В файле предварительного просмотра вы увидете материал в том же виде, что он изложен для учащегося. Т.е. либо как описание, либо как презентация. Для просмотра же самого файла учащегося может потребоваться специализированное программное обеспечение. Оно позволяет просматривать файл c темой и теоретической частью урока в нем же сохранять результаты опытов и отвечать на контрольные вопросы.
Иногда дидактический материал предлагается в виде отдельного продукта. По сути это набор книга и флешка. Их стоимость как правило не велика по сравнению с набором цифровых лабораторий на класс. Например, тематические сборники руководства для лабораторных работ по предметам доступны здесь.
Ещё один способ поиска – это просмотреть подборку оборудования по эксперименту. Например, здесь можно скачать таблицы по предметам в которых указан эксперимент, перечень оборудования и необходимых расходных материалов. Обращаем ваше внимание, что в таблицах указано даже то, что сам производитель не производит и не продает. Например, реактивы или ножницы.
Скопируйте название сенсора в поиск Youtube. Вы увидите не только как это работает, но и опыты и идеи использования.
Программы сбора и анализа данных
Следующий важный вопрос – это программы сбора и анализа данных для подготовки урока STEM. То насколько удобно и интуитивно понятно выполнен интерфейс программы будет влиять, на затраты времени для обучения и разъяснения.
Pasco Scientific предлагает на выбор две программы сбора и анализа данных: PASCO Capstone и SPARKvue. Файл с расширением .spklab открывается программой SPARKvue, и с расширением .cap – PASCO Capstone соответственно. Программы похожи. Отличия в платформах, для которых они разработаны: Linux, Mac OS, Windows, Android. Вы можете подробно познакомиться с особенностями ПО от PASCO Scientific в статье здесь [Рус.]. Пробные шестидесятидневные версии под MS Windows и Mac OS можно скачать:
Цель занятия
Теперь переходим к цели построения урока. Цели и задачи ограничиваются ресурсами, к которым относиться количество учащихся в классе, время, отведенное учебным планом, бюджетом.
Целью урока STEM может быть:
- знакомство с понятием
- изучение явлений.
В первом случае можно ограничиться демонстрацией для всего класса сразу вместе с совместным разбором. Во втором, необходимо дать возможность каждому проделать опыт самостоятельно.
Соответственно размышляя над целью можно наметить, как будет выглядеть ваш урок STEM: индивидуальное занятие каждого с последующим обсуждением, проектная работа с представлением результатов на всеобщее обсуждение, работа в паре с последующей сверкой результатов, групповая работа, ваше видение.
Самое распространенное работа в паре. Предположим, что мы тоже ориентированы на цифровое обучение и хотим дать каждому попробовать работая в паре.
Бюджет
Следующий вопрос бюджет. Для школ обычно два источника: собственно сам бюджет школы и проектные средства.
Рассмотрим две стратегии. В случае бюджета школы всегда есть ограничения. Весомую часть заказа составляют устройства сбора и анализа данных. Поэтому можно начать с того, что приобрести один сенсор или одну цифровую лабораторию, и разобраться как её использовать в классе с разделенным доступом для всех. Как устройство сбора данных можно использовать смартфон и камеру проецирую, изображение на доску для всех или подключив цифровую лабораторию к умной доске. Модели Smart досок на Android 5.0 совместимы с цифровыми лабораториями PASCO SCIENTIFIC. Что может существенно сократить расходы, для демонстрации, если вывод собранных данных будет идти непосредственно на SMART доску.
Идеально с точки зрения экономии времени на настройку иметь полный комплект одинаковых устройств на одну парту или одну пару. Но если такой возможности нет, то обсудите с директором вопрос получения письменного разрешения от родителей на использование в учебном процессе смарт гаджетов учащихся. Обычно секретарь делается бланк заявления для родителей, который раздают на родительском собрании классные руководители. К стати, учащимся такой такой подход тоже нравиться. И в некоторых школах даже узаконили через устав школы использование смарт устройств только в учебных целях даже на переменах. Ёще один мотиватор учащимся установить SPARKvue через Google Play или AppStore бесплатно – это возможность провести серию экспериментов с помощью SPARKvue сразу после установки, так как в каждом смартфоне есть встроенные микрофон и акселерометр.
Проектное финансирование дает больше возможностей:
Можно задуматься о цикле работ, комбинировании проектной и групповой работы для развития социальных навыков коммуникации учащихся, а так же совмещенные уроки, организации хранения учебных средств.
В 2018 году большинство школ Эстонии получали одобрение по проектам на сумму около 24 тысяч евро в рамках одной заявки.
Обновление технологий, а с ней и линейки представляемой продукции происходит с очередностью 8 лет. Так в Таллинском Университете выполняют свою функцию обучения устройства PASCO SCIENTIFIC поставленные 15 лет назад. Мы рекомендуем замену, только в тех случаях когда новая позволит существенно выиграть время, которое можно потратить на анализ данных. Например, до этого данные приходилось записывать на бумаге, а теперь в новом поколении они сами сохраняются в файл. В случае планов на замену поинтересуйтесь предлагает ли официальный представитель программу Trade-In, по которой использованные устройства старших поколений обмениваются на новые с существенной скидкой. У PASCO SCIENTIFIC такая программа есть.
Устройство сбора и анализа данных
Многие производители предлагают отдельно серию устройств для сбора и анализа данных. В них надо обращать внимание, на противоударного корпуса или чехла, возможность подключения сенсоров по стандарту BLUETOOTH 4.0 или выше, а также продолжительность автономной работы. PASCO SCIENTIFIC предлагает SPARK LXi Datalogger – PS-3600. Он имеет формфактор планшета в противоударном корпусе. Дополнительной особенностью Спакр ЭЛ-ИКС-АЙ, является программное обеспечение Lab Manager. Оно позволяет учителю видеть прогресс учеников в выполнении лабораторной работы, подсказывать им персонально. Данный программный продукт поставляется только с Спакр ЭЛ-ИКС-АЙ.
Но в отличии от других производителей Pasco Scientific предоставляет возможность для беспроводной серии сенсоров использовать планшеты и смартфоны сторонних производителей.
Как выбрать планшет от стороннего производителя?
Возможно в школе уже есть планшеты. Из продукции компании Apple все модели начиная с IPad 3 подойдут. Работа по сбору данных через SPARKvue на IPad будет выглядеть так как на видео ниже.
Планшеты на базе Android 5.0 или выше с поддержкой Bluetooth 4.0 тоже подойдут. Если они есть надо понять будет ли возможность ими пользоваться именно на вашем уроке. Надо избежать ситуации, когда проведение урока невозможно по причине банального отсутствия устройств. В случае с PASCO можно выкрутиться за счет устройств учащихся, но инсталляция программы заберет драгоценное время. Да и держать в голове план “Б” контпродуктивно. Это все равно как два плана урока.
Если вы решили сэкономить за счет приобретения планшетов и установки на них SPARKvue, то выбирая планшет, как уже отмечалось надо обратить внимание на возможность приобретения противоударного чехла и поддержку BLUETOOTH 4.0. Наша рекомендация на 2018 год – это Samsung Galaxy Tab A 10.1″ и противоударный чехол, чтобы не сожалеть о случайности.
После получения нового планшета перед началом использования планшета как устройства сбора данных необходимо иметь подключение к интернету для регистрации учетной записи пользователя Google для Android устройств или AppleID.
После этого устанавливаем программу SPARKVue. Она бесплатна для использования как для владельцев IPad, так и Android устройств. SPAKRvue поддерживает 29 языков.
Как выбрать сенсоры?
С одной стороны, выбор сенсоров уже сделан, и они указаны в описании опыта. Но обратите внимание какие сенсоры предложены в руководстве. Прогресс не стоит на месте, возможно руководство составлено для моделей соединяющихся еще проводами. Просто потому, что ничего не запутается удобнее использовать беспроводные датчики.
У PASCO легко понять поколения сенсоров. Белые – последнее поколение. Синие – предыдущие. Черные – первое.
Сенсоры, корпус которых синего цвета серия PASPORT всегда можно сделать беспроводными с помощью адаптера AirLink – PS-3200.
Теперь когда вы знаете какой сенсор выбрать, можно посмотреть входит ли он в состав учебного комплекта по предмету (англ. bundle). Учебный комплект по предмету, хорош тем, что он включает все необходимое для начала лабораторной работы по определенной теме или темам, включая не только сенсор, но и штативы, крепления, набор грузиков и.т.д. Например, набор по физике, который позволяет провести до 15 опытов. NB! В комплект не входит устройство сбора данных.
Ещё один тонкий момент касательно выбора сенсоров. Зачастую выбор начинают с проверки совместимость уже ранее закупленных устройств с новыми. Прогресс берет своё. Даже в рамках одного производителя не всегда более новое поколение совместимо с предыдущим. В университетских лабораториях зачастую стенды от разных производителей соседствуют друг с другом. Хотя бы по тому, что редко когда компании удается быть лучшей во всем. У кого-то лучше качество, а кто-то копирует и предлагает дешевле. Поэтому не бойтесь иметь в своем арсенале лучшие устройства, даже если они от разных производителей. В конце концов одна из задач STEM научить школьников быстро разбираться в логике управления разными цифровыми устройствами.
Далее зарядное устройство
Все гаджеты включая передатчики для сенсоров надо заряжать. Если в вашем распоряжении компьютер, то скорей всего через свободный USB порт можно подключить кабель зарядки. Но если компьютер один, а устройств больше 4, то может понадобиться зарядная станция на 10 портов (10 Port USB Charging Station – PS-3501).
Помните, что при подсчете необходимого количества зарядок следует учесть, что серия сенсоров PASPORT получает питание от передающего устройства AirLink, т.е. для самого сенсора серии PASPORT зарядка не нужна.
Хранение
Немаловажным вопросом в организации обучения является хранение устройств. PASCO Scientific предлагает решения для хранения Gratnells. Оно представляет из себя ящики для хранения 4 разных размеров и тумбочки на колесиках в которые эти ящики устанавливаются.
Обучение
Далее надо пробовать. При заказе мы договоримся об объеме обучения. Вместе с вами под секундомер проверим, что возможно уложиться в отведенное на занятие время.
По вопросам приобретения обращайтесь по электронной почте ask@ste(.)education. (Не забудьте удалить круглые скобки () из адреса электронной почты перед отправкой.)
