Материально-технические условия

Формирование инженерного мышления может происходить только в практике, и при соответствующем материально-техническом обеспечении. В настоящее время образовательным учреждения предоставляется огромный выбор вариантов оснащения образовательного процесса технического содержания. Можно выделить две группы изделий. Оборудование робототехническое и оборудование для проектно-исследовательской экспериментальной деятельности учащихся.

Ниже мы приводим данные о как наиболее популярных предложениях на сегодняшний день, так и о менее популярных, но достойных внимания комплектах.

Робототехническое оборудование

Отечественный производитель

C 2016 года компания «Брейн Девелопмент» является российским разработчиком и производителем российского робототехнического комплекса «РОБОТРЕК«. Запущен новый портал проекта. В разработке два новых проекта компании в области нейро технологий и компьютерного зрения.
Отечественный производитель учебного оборудования по робототехнике ПО «Зарница» предлагает интересные интерактивные электрические стенды по робототехнике, робототехнические обучающие комплекты, оборудование для проведения лабораторных работ, учебно-методические комплекты. Посмотреть прайс лист можно здесь.

Зарубежный производитель

Самый популярной на данный момент линейкой конструкторов образовательной робототехники являются конструкторы образовательной программы ЛЕГО (LEGO Education) – подразделение крупнейшего производителя развивающих игрушек LEGO Group (Дания), созданное в 1980. Лего разработано огромное количество игровых и образовательных комплектов. Наиболее применимы в образовательном процессе начальной школы Lego WeDo, в основной школе — различные комплекты на базе контроллера EV3, для изучения основ механики удобен комплект «Физика и технология. 9686», для внеурочной деятельности интересен УМК «Экогород» 9594. С полным перечнем оборудования вы можете познакомиться, например, на сайте официального дилера ROBO3.
Южнокорейская фирма ROBOTIC предлагает большую линейку разнообразных конструкторов от самых простых для самых маленьких, до серьезных роботов-биолоидов. С помощью этих конструкторов можно строить роботов, имитирующих поведение живых существ. Познакомиться с линейкой конструкторов можно, например, здесь.
Металлические наборы VEX занимают особое место среди образовательных робототехнических конструкторов. Они состоят из перфорированных металлических деталей – профиля и пластин, пластиковых элементов передач – зубчатые колеса, шкивы и колеса и т.п. Наборы VEX укоплектованы современными микроконтроллерами Cortex, сервомоторами и разнообразными датчиками. Отдельно стоит отметить, что среди комплектующих VEX есть элементы пневматики и линейные передачи, различные колеса и гусеничные траки. Благодаря вышеперечисленным качествам металлические наборы VEX обладают уникальными функциональными возможностями. VEX Robotics — это частная компания, специализирующаяся на мобильной робототехнике. Базируется она в Greenville, Техас, США.

Цифровые лаборатории для проведения лабораторных работ и проведения экспериментов в школе

Характерным для настоящего времени становиться появление в образовании принципиально новых информационных средств, которые могут повлиять на цели, содержание, методы и организационные формы обучения в учебном заведении любого уровня и профиля. В соответствии с той ролью, которую выполняет компьютер, выделяют два вида физического эксперимента: компьютерный и компьютеризированный. Для первого случая характерен эксперимент с моделями объектов, явлений и процессов, для второго — натурный эксперимент, где компьютер используется как элемент экспериментальной установки.

Для проведения компьютеризированных экспериментов используют цифровые лаборатории. Цифровая лаборатория — новое поколение школьных естественнонаучных лабораторий предназначенных для проведения фронтальных и демонстрационных опытов, для организации учебных исследований и исследовательских практик. Использование цифровых лабораторий позволяет получить представление о смежных образовательных областях: информационные технологии; современное оборудование исследовательской лаборатории; математические функции и графики, математическая обработка экспериментальных данных, статистика, приближенные вычисления; методика проведения исследований, составление отчетов, презентация проделанной работы. По сравнению с традиционным оборудованием, цифровые лаборатории позволяют существенно сократить время на организацию и проведение работ, повышают точность и наглядность экспериментов, предоставляют большие возможности по обработке и анализу полученных данных.

В состав цифровой лаборатории входят следующие компоненты: регистратор данных, позволяющий записывать и анализировать экспериментальные данные; компьютер с программным обеспечением для управления регистратором; датчики для измерения физических величин сопряженные с компьютером.

На схеме представлены взаимосвязи между компонентами цифровой лаборатории. Примерами цифровых лабораторий по физике могут служить: комплект демонстрационного оборудования L-micro, цифровая лаборатория «Архимед», программно-аппаратный комплекс All For School; цифровой микроскоп QX5.

Использование цифровых лабораторий способствует получению новых образовательных результатов: формирование навыков работы на современном оборудовании исследовательской лаборатории; формирование и развитие исследовательских умений; формирование компьютерной грамотности, однако учитель не может эффективно использовать новое информационное средство, так как перед ним возникают существенные технические и методические трудности.

Также следует отметить многофункциональность компьютеров Цифровых лабораторий. Благодаря, широким возможностям коммуникаций, выстраивается современная лаборатория с полноценной сетью, выходом в Интернет и пр. Можно организовывать разноуровневую работу на уроках, индивидуализировать образовательный процесс, повысить эффективность контроля и самоконтроля.

Таким образом, цифровые лаборатории позволят даже в малочисленных школах поставить естественнонаучное образование на современном техническом и педагогическом уровне.

Лаборатория L-микро®

Безопасная для здоровья учащихся и сформированная с опорой на блочно-тематический принцип номенклатура оборудования L-микро® полностью соответствует перечням оснащения общеобразовательных учреждений, утвержденным Министерством Образования РФ. Новизна и качество этой продукции неоднократно отмечалось дипломами соответствующих выставок, сертификатами и авторскими свидетельствами. Лаборатория L-микро® является лидером в разработке, производстве и распространении учебной техники, которая обеспечивает наивысшие стандарты образования. Все наборы, произведенные компанией ООО «Научные развлечения», сопровождаются методическими руководствами. Руководство представляет собой брошюру, отпечатанную типографским способом, и защищено уникальным ISBN-номером.

Оборудование серии L-микро® представляет собой единую экспериментальную среду, объединяющую демонстрационное оборудование и наборы для лабораторных работ и практикума.

Его ядром является персональный компьютер с измерительным блоком.

Для проведения измерений служат датчики физических величин, которые подключаются к измерительному блоку

Перечень лабораторных работ с использованием серии L-микро®:

Градуирование пружины и измерение сил динамометром;
Измерение силы трения скольжения и сравнение её с весом тела;
Исследование влияния площади трущихся поверхностей на силу трения;
Выяснение условия равновесия рычага;
Изучение устройства и действия неподвижного блока;
Изучение устройства и действия подвижного блока;
Определение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости;
Изучение «золотого правила» механики. Сравните значения работ A₁ и А₂ и сделайте вывод, даёт ли такой механизм как рычаг выигрыш в работе;
Измерение скорости неравномерного движения;
Исследование зависимости скорости равноускоренного движения от времени;
Градуирование пружины и измерение сил динамометром;
Исследование зависимости перемещения от времени при равноускоренном движении;
Проверка соотношения перемещений при равноускоренном движении;
Исследование движения тела пол действием нескольких сил;
Измерение жёсткости пружины;
Измерение коэффициента трения скольжения;
Изучение движения тела, брошенного горизонтально ;
Определение ускорение тела по величине действующей на него силы и массе тела;
Изучение равновесия тел под действием нескольких сил;
Изучение закона сохранения механической энергии;
Исследование зависимости периода колебаний маятника от длины подвеса;
Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника.

Цифровая лаборатория «АРХИМЕД»

Цифровые лаборатории базируются на NOVA5000 или USB-link – это качественный скачок в становлении современной естественнонаучной лаборатории. Встроенный измерительный интерфейс служит для подключения до 4 цифровых датчиков. В естественнонаучной лаборатории это существенно расширяет спектр видов индивидуальной и групповой деятельности учеников. Все программное обеспечение на русском языке. Методические материалы разработаны российскими методистами и учителями в соответствии с Федеральным компонентом государственного образовательного Стандарта по физике, химии и биологии. Также осуществляется методическая поддержка учителей, имеющих цифровые лаборатории: курсы повышения квалификации и индивидуальное консультирование. Применяя цифровые лаборатории «АРХИМЕД» на уроках физики, учащиеся смогут выполнить множество лабораторных работ и работ физического практикума

СМОТРЕТЬ ПОЛНОСТЬЮ

по программе основной школы
- в разделе «Механика» можно выполнить работы:
  - «Исследование зависимости силы тяжести от массы тела»,
  - «Исследование силы трения»,
  - «Исследование зависимости удлинения пружины от силы ее растяжения»
    и другие.
- в разделе «Молекулярная физика и термодинамика» —
  - «Измерение температуры вещества»,
  - «Изучение явлений теплообмена»,
  - «Измерение удельной теплоемкости вещества»,
  - «Измерение влажности воздуха»,
  - «Измерение удельной теплоты плавления льда»
    и другие.
- в разделе «Электродинамика» —
  - «Сборка электрической цепи и измерение силы тока на ее различных участках»,
  - «Измерение напряжения на различных участках электрической цепи»,
  - «Исследование зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах»,
  - «Измерение работы и мощности электрического тока»,
  - «Исследование магнитного поля тока»,
  - «Изучение явления электромагнитной индукции»
    и другие.
по программе полной (средней школы)
- в разделе «Механика» – стандартные лабораторные работы
  - «Измерение ускорения свободного падения»,
  - «Проверка закона сохранения энергии при действии сил тяжести и упругости», а также новые работы –
  - «Изучение упругих свойств тела»,
  - «Изучение движения тел на машине Атвуда»,
  - «Изучение свойств винтовой пружины»,
  - «Проверка второго закона Ньютона в терминах импульсов»,
  - «Изучение движения связанных тел»
    и другие.
- В разделе «Молекулярная физика и термодинамика» выполняются лабораторные работы:
  - «Исследование изотермического и изохорного процессов»,
  - «Измерение удельной теплоемкости вещества», а также
  - «Изучение процессов нагревания и кипения воды»,
  - «Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры»,
  - «Измерение термического коэффициента давления воздуха»,
  - «Проверка уравнения состояния газа»,
  - «Оценка средней скорости теплового движения молекул воздуха»,
  - «Изучение работы холодильника и определение его характеристик»
    и другие.
- в разделе «Электродинамика»
  - Исследование смешанного соединения проводников»,
  - «Изучение закона Ома для полной цепи» и
  - «Изучение явления электромагнитной индукции», а также
  - «Определение заряда одновалентного иона»,
  - «Определение электроемкости конденсатора методом зарядки и разрядки»,
  - «Измерение сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра»,
  - «Изучение зависимости сопротивления металлического проводника от температуры»,
  - «Исследование зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров»,
  - «Снятие ВАХ проволочного сопротивления, лампы накаливания и диода»,
  - «Измерение КПД нагревателя»,
  - «Изучение электрических процессов в лампе дневного света»,
  - «Снятие температурной характеристики термистора»,
  - «Наблюдение явления самоиндукции»,
  - «Измерение рабочих параметров электромагнитного реле»,
  - «Определение числа витков в обмотках трансформатора»
    и другие.

Применяя цифровые лаборатории «Архимед» на уроках биологии, учащиеся смогут выполнить множество лабораторных работ

по программе основной школы
- - Реакция ССС на дозированную нагрузку
  - Действие ферментов на субстрат на примере каталазы…
  - Изучение кровообращения
  - Дыхательные функциональные пробы
  - Зависимость между нагрузкой и уровнем энергетического обмена
по программе полной (средней школы)
- - Каталитическая активность ферментов в живых тканях
  - Приспособленность организмов к среде обитания

и экспериментальных заданий разной длительности, в том числе внеурочных исследований

- В разделе «Биология растений»
  - Поглощение воды корнями растений. Корневое давление
  - Дыхание корней
  - Поглощение листьями на свету СО2 и выделениеО2
  - Дыхание листьев
  - Испарение воды растениями
  - Дыхание семян
  - Условия прорастания семян
  - Теплолюбивые и холодостойкие растения

- В разделе «Зоология»
  - Водные животные
  - Теплокровные и холоднокровные животные
- В разделе «Человек и его здоровье»
  - Затруднение кровообращения при перетяжке пальца
  - Реакция ССС на физическую нагрузку
  - Газообмен в легких
  - Механизм легочного дыхания. Модель Дондерса
  - Жизненная емкость легких. Реакция ДС на физическую нагрузку
  - Выделительная, дыхательная и терморегуляторная функция кожи
- В разделе «Общая биология»
  - Действие ферментов на субстрат на примере каталазы. Разложение Н2О2
  - Влияние рН среды на активность ферментов
  - Факторы, влияющие на скорость процесса фотосинтеза

На уроках химии, учащиеся смогут выполнить множество лабораторных работ, а также внеурочных исследований, например,

- - Изучение процесса электролиза (датчики тока и напряжения).
  - Изучение кислотности различных проб водопроводной и бутилированной питьевой и минеральной воды (датчик кислотности).
  - Проверка газовых законов.
  - Исследование экзотермических (взаимодействие хлорида меди с алюминием) и эндотермических (взаимодействие пищевой соды с лимонной кислотой) реакций.
  - Изучение химического катализа (разложение Н2О2 в присутствии MnO2).
  - Исследование теплового эффекта горения топлива и многие другие.

Также на уроках химии может быть поставлен широкий спектр демонстрационных экспериментов.

Цифровая лаборатория einsteinTablet+. Планшетный регистратор данных со встроенными датчиками

Предоставляет возможность проводить увлекательные естественно-научные эксперименты как в помещении школы, так и за ее пределами, демонстрировать эксперимент всему классу, подключив регистратор к мультимедийному проектору. Регистратор данных еinstein™ Tablet + с программным обеспечением MiLAB способен одновременно регистрировать данные, поступающие с 16 датчиков (используя разные способы соединения), производить до 100 000 измерений в секунду, осуществлять передачу данных посредством беспроводных соединений Wi-Fi и Bluetooth. В Регистратор данных еinstein™ Tablet + встроены 8 датчиков: влажности, ЧСС, температуры, освещенности, ультрафиолета, звука, местоположения и акселерометр. Версия регистратора без встроенных датчиков (еinstein™ Tablet позволяет одновременно работать только с 8 датчиками. Всего в комплект лаборатории может входить до 65 датчиков различного назначения.

ХАРАКТЕРИСТИКИ: программное обеспечение на платформе Android (OS100 000 измерений в секунду), двухядерный процессор, 7-дюймовый сенсорный экран, встроенная флэш-память (4 Гб),внешняя память Micro SD Card (до 32 Гб)WiFi 802.11 b/g/n, Bluetooth, HDMI, две встроенные Web-камеры, аккумуляторная батарея (8 ч). Поддержка форматов: MP3, OGG, AAC, FLAC, MP2, WAV, M4A, WMA, BMP, PNG, JPG, RM, RMVB, AVI.

Виртуальные лаборатории

Дистанционные лаборатории

Робототехнические комплексы

Оригинальные программно-педагогические средства

Лаборатория инженерного 3D моделирования

Лаборатория инженерного 3D моделирования должна включать следующее оборудование:

3D принтер (технология FDM, пластик);
3D сканер (структурированный под свет);
3D фрезер (с поворотной осью);
ЧПУ лазерный гравер (50Вт, CO2 лазер);
ЧПУ режущий плоттер;
Набор компьютеров для управления оборудованием и специальное ПО.