На кнопки нажимать детям привычнее, чем писать ручкой

В октябре 2011 года мы с детьми 2-го «Б» класса школы №2030 начали осваивать новую цифровую лабораторию ЛабДиск.

Началось все с того, что учитель принес в класс 13 нераспечатанных коробок с Лаб-Дисками, сказал: «Дети! Я принес вам подарок!» – положил на каждую парту по коробке, попросил распечатать и достать из нее «НашуШай-бу». Ждать долго не пришлось – через минуту весь класс восхищенно вертел в руках компактный и красивый прибор. Учитель: «Ребята! У вас в руках настоящая научная лаборатория. Это цифровой измеритель ЛабДиск. Он может измерить ваш рост, пульс и температуру, определить, в какой точке земного шара вы находитесь, и показать это место на карте, вычислить, в каком направлении и с какой скоростью вы двигаетесь, измерить освещенность вашего рабочего места и уровень шума на перемене. Хотите, я научу вас с ним работать?» Класс дружно ответил: «Да!!!» «Хорошо, – сказал учитель, – тогда смотрите!»

Для первого знакомства с прибором достаточно пяти минут. Для этого в начальной школе целесообразно использовать понятные для детей сравнения: датчик света – «глаз» прибора, датчик температуры – «кожа» или «палец», датчик расстояния -линейка, GPS – сложнее всего – это компас XXI века («современный компас»), он показывает не только направление, но и местоположение на Земле. Датчик уровня шума – это «уши» прибора. Датчик пульса – стетоскоп врача. Учитель держит в руках прибор и показывает всему классу: «Вот здесь, сверху, кнопка с изображением солнышка, она включает датчик освещенности – «глаз» прибора, он меряет, насколько светло в нашем классе. Сам датчик-«глаз» располагается прямо над кнопкой, на боковой стороне ЛабДиска. Посмотрите!» Учитель вертит в руках прибор, и дети тоже. Идет процесс знакомства с кнопками управления и прибором в целом. Его не имеет смысла затягивать: задача запомнить назначение всех кнопок не ставится, она будет решена в процессе практического использования прибора детьми, к чему мы сразу же и переходим. Все остальные инструкции по работе с «шайбой» даем кратко, по ходу дела, непосредственно перед выполнением каждого задания. При этом описание возможностей прибора дается в стилистике «нажмем – получим».

«Кто знает, какой длины наш класс?» В ответ слышим фантастические цифры. «Давайте измерим размеры нашего класса! У класса есть длина – это расстояние от доски до противоположной стены. Ширина – расстояние от окна до вот этой стены. Высота – от пола до потолка». Параллельно учитель на доске фиксирует данные.

Длина – … метров … сантиметров

Ширина – … м … см

Высота – … м … см

«Мерить будем так. Включаем прибор – нажимаем на вот эту большую кнопку снизу (учитель показывает). Посмотрите: числа – это температура воздуха у нас в классе. Включаем датчик расстояния – нажмите на линейку. Вместо чисел у вас теперь черточки. Прибор ничего не меряет. Смотрите, что я делаю: беру ручку или ключ, подцепляю и открываю окошечко датчика сзади ЛабДис-ка, направляю прибор на противоположную стену и читаю на экране расстояние до нее. Цифры до точки показывают расстояние в метрах, две цифры после точки – это сантиметры. ВНИМАНИЕ! Чем ближе шайба к стене, тем точнее результат. Вот вам листок для записи результатов измерений. Начинайте работу. Меряйте с соседом вместе по очереди, и каждый записывает свой результат на листок».

После этого класс начал работу: дети встали со своих мест и разошлись по помещению кто куда. Поскольку это было первое измерение, уточнять детали не имело смысла – все равно ребенок второго класса не в состоянии запомнить сразу несколько инструкций. Конечно, главной задачей этого урока было обучение использованию прибора на осмысленном практическом задании. Дети не всегда мерили правильно: в поле зрения шайбы иногда попадали посторонние предметы, но результат у всех был правильным – на листке зафиксированы расстояния, измеренные при помощи ЛабДиска. Произошло первое знакомство с прибором. Когда мы посмотрели на полученные результаты, стало видно, что они очень сильно отличаются друг от друга. Почему у Володи длина класса 6 м, а у Миши – всего 3 м? Для ответа на этот вопрос учитель взял в руки шайбу, направил ее на доску, повернув экраном в сторону класса, чтобы все видели результат измерения расстояния, и попросил одного из учащихся пройти между шайбой и доской -все увидели, как расстояние до доски резко уменьшилось в этот момент, а потом восстановилось. После урока один второклашка подошел и спросил: «А можно я возьму ЛабДиск домой?» Детям действительно очень понравился новый прибор.

На следующем уроке учитель поставил задачу измерить длину и ширину класса обыкновенным метром. Результаты снова сравнивали и делали вывод. Зафиксировали результат на доске. Самый точный результат (проверенный, к примеру, при помощи 10-метровой рулетки), общий для всего класса, – «эталон»; учитель может его так и называть, когда сравнивает результаты каждого ребенка: «Сравним с эталоном». Сравнили и с результатами измерения при помощи шайбы. Выбрали те, что были ближе к делу. Вопрос: а почему измерения при помощи шайбы дали нам меньшее расстояние? На этот вопрос отдельные дети делают верное замечание: потому что должны немного отойти от стены, чтобы увидеть результат на экране. Как увеличить точность измерения ширины класса? Держать шайбу на уровне стены, сидя на подоконнике! А как точнее измерить высоту класса? (С метром дети не смогли добраться до потолка.) Вот тут-то и начинают раскрываться преимущества нового устройства. Учитель включил проектор и запустил программу GlobiLab, входящую в комплект поставки новой цифровой лаборатории. Нажал на значок блютуза и подключился к своей шайбе. Изменил представление результата на цифровой – на доске появились те же самые цифры, что и на экране ЛабДиска. Сначала прижал шайбу к доске и направил на противоположную стену -дети увидели знакомые им показания длины класса.Фиксируем их на доске. Потом учитель подошел с шайбой к боковой стене (какое счастье, что нет никаких проводов!) и прижал шайбу к ней

– на доске проецируется результат измерения ширины класса. Фиксируем его.

«Кто хочет измерить высоту?» От желающих нет отбоя! Вызываю одного из них к доске и даю ему в руки шайбу. Ребенок кладет ее на пол, а остальные видят результат. Легко и быстро!

На доске рядом с экраном написаны результаты измерения длины и ширины класса при помощи метра и при помощи шайбы. Рядом со словом «Высота» пусто, учитель записывает полученный при помощи ЛабДиска результат. Налицо преимущества современных технологий!

Начинать освоение лаборатории нужно, используя ее как простой измерительный прибор (например, линейка). На экране отображается всего один результат

– текущего измерения. Только вторым шагом может стать за-

пись показаний и просматривание на компьютере. Причем сначала разумно использовать эту возможность только учителем, а уже потом детьми, интерфейс программы хоть прост и понятен ребенку, но содержит намного больше возможностей представления, которые без предварительной подготовки могут сбить с толку даже взрослого.

Третье задание на работу с цифровой лабораторией имело проектный характер. Класс делился на пары (например, кто сидит рядом друг с другом) и получает задание: измерить свой рост и своего соседа по парте. Сначала в течение 5 минут дети должны были обсудить друг с другом, как они будут мерить рост. Затем учитель раздал им ЛабДиски (по одному на парту) и дал еще 10 минут на поиск путей решения практической задачи. За несколько уроков до этого дети уже мерили рост друг друга при помощи обычного метра, наклеенного на стену, так что ориентиры своего роста большинство из них знали. (Помимо измерений роста измеряли еще и вес-массу, каждый заносил результат в информационную среду, чтобы можно было сравнить показания.) Через 10 минут учитель усадил класс за парты и попросил учащихся сообщить результаты, описать, каким способом они были получены. Если требовалось для ясности, описание можно было проиллюстрировать демонстрацией измерения. Сразу же выявились два способа действий: одни дети направляли ЛабДиск прямо на голову учащегося (меряя тем самым расстояние до головы, а не рост), а другие, держа ЛабДиск на уровне затылка, направляли его в пол и получали верные результаты. Чтобы не приучать детей к тому, что только учитель знает верный ответ, детям был задан такой вопрос: «Какое расстояние на самом деле измерили ребята в первом случае?» Ответ был получен от учащихся, и учителю не потребовалось скреплять истину печатью своего авторитета. После этого всему классу еще раз была продемонстрирована правильная технология измерения роста при помощи цифровой лаборатории и дана возможность заново выполнить и записать измерения.

В заключение учитель может рассказать классу, как прибор меряет расстояние: посылает сигналы (треск) и ловит отраженные (эхо), потом вычисляет расстояние, зная скорость распространения ультразвукового сигнала. Кто из детей знает, что это такое? Похоже на звук, только такой высокий, что его слышат только собаки, летучие мыши и дельфины. В связи с этим можно рассказать детям про скорость звука (он пробегает 300 м за одну секунду) и способ определения расстояния до грозы.

Другая группа уроков была проведена для освоения процесса измерения температуры при помощи ЛабДиска. Как и в случае с расстоянием, принципиальное значение имело освоение процедуры измерения в процессе выполнения осмысленного и интересного задания. Мы проводили в классе классический опыт с тремя сосудами: с горячей, холодной и теплой водой. В этом случае сразу же нужно использовать внешний датчик, чтобы окунать его в воду, брать в руки -зажать поплотнее, потому мы и используем подмышку. Учитель спрашивал детей: «Знаете ли вы, какой температуры тело?

Какая вода из-под крана самая горячая, самая холодная, самая приятная? Можно ли смешать воду, внутри которой рука (пальцы в стакане) не будет чувствовать ни тепла, ни холода?»

Перед уроком учитель кладет на каждый стол ЛабДиск, внешний датчик температуры, 3 сосуда – с горячей (около 50°С), холодной (около 15°С) и теплой (около 35°С) водой, рабочий лист.

Урок начинается с вопроса: «Как мама определяет температуру воды для купания в ванне?» Сегодня почти все дети говорят про термометр. Тогда учитель рассказывает о своем опыте: «Когда я был маленький, моя мама определяла температуру воды рукой (локтем). Сейчас мы с вами тоже попробуем определить температуру воды в каждом сосуде рукой. Сначала я показываю, а вы смотрите. Опускаю руки одновременно в оба крайних сосуда (у нас они были меньшего размера – обычные пластиковые стаканы по 0,5 литра)». Говоря эти слова, учитель опускает руки в крайние сосуды. «Считаю до 20, – учитель считает вслух. – Одновременно вынимаю и опускаю руки в средний сосуд (это может быть 5-литровая бутыль от питьевой воды со срезанным верхом). Внимательно слежу за тем, что чувствует каждая рука. Вас ожидает нечто неожиданное!»

Дети выполняют опыт за своими столами по группам (парами) и затем описывают свои наблюдения прямо с места, отвечая на вопрос учителя: «Что чувствовала каждая рука в среднем сосуде?» Учащиеся говорят, что руки чувствовали разное: одна -тепло, а другая – холод. Тем детям, которые этого не почувствовали, опыт следует повторить. Уточняющий вопрос учителя: «Какая рука чувствовала тепло, а какая – холод?» Дети отвечают, не ошибаясь: та, которая была в горячей воде, чувствует холод, а из холодной – тепло.

Так какая же вода в среднем сосуде на самом деле: холодная или теплая? Как это выяснить? Дети отвечают на вопросы и предлагают измерить температуру термометром. После этого учитель демонстрирует, как использовать для этой цели Лаб-Диск: «Смотрите, на ЛабДиске есть две кнопки с изображением термометра. Я нажимаю на верхнюю – на экране никаких показаний. Но ведь в воду прибор не положишь – ему, как и человеку, нужна «рука», чтобы можно было ее окунать в воду. Длинный стержень на конце этого провода – датчик температуры – «электронная рука» шайбы. На противоположном конце провода -штекер, который я втыкаю в гнездо сбоку над этой кнопкой».

Потом учитель показывает классу, в какой последовательности и как мерить температуру цифровой лабораторией: сначала опускаем датчик в холодную воду, подождем, пока температура не перестанет меняться, потом в теплую, опять подождем, потом – в горячую. Перед этим нужно подключить к шайбе компьютер и вывести окно программы GlobiLab на экран. Представление данных нужно делать в режиме графика, выбрать для записи только один датчик -внешней температуры, нажать на старт и окунуть датчик в первый сосуд. На экране в этот же момент начнет вычерчиваться график температуры в реальном времени (прибор должен быть настроен на снятие показаний каждую секунду). Рядом с графиком в окне программы отображаются столбик термометра и цифровые значения температуры, которые меняются вместе с графиком. Меняющийся, как в анимации, график приковывает внимание детей. Учитель обращает внимание класса на замедление роста температуры и тот момент, когда она перестает меняться. Только тогда можно переложить датчик в средний сосуд. Нет необходимости делать все три измерения на виду у детей – пусть они сами сделают полный цикл измерений: «Теперь начинайте сами мерить температуру. Результат записывайте в рабочий лист». Дети работают с цифровой шайбой в парах. В это время учитель ходит по классу, оказывая помощь тем, кто об этом просит, одновременно следя за правильностью действий детей.

После завершения опыта проводим обсуждение: «Так какая же вода в среднем сосуде: горячая или холодная? Почему одна рука чувствовала тепло, а другая – холод?» Важно в заключение обсудить полученный график измерения температуры, который учитель заново выводит на экран. Задаем учащимся вопросы: «Где на графике изображен рост температуры? Где – убывание? Где изображена температура холодной воды? Где – горячей? А где – теплой?»

Видно, что попутно с изучением измерения приходилось осваивать и некоторые темы математики: округление числа, график. С одной стороны, эти процедуры возникали как необходимые при выполнении практического задания, а с другой, сама деятельность по решению практической задачи с использованием специально и умно созданных для начальной школы ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ помогала в изучении математики. Типичный пример – графическое представление результатов измерения. Что касается округления, то этой процедуре также помогало продуманное цифровое представление на экране ЛабДиска с точностью до одного десятичного знака. Внимание детей нужно было сконцентрировать только на двух цифрах: округляемой и «отбрасываемой». Например, учитель говорил классу: «У вас на экране три цифры – (на доске зафиксировано – 19.3): две до точки и одна после точки. Сегодня нас будут интересовать только цифры до точки. Цифры после точки

показывают, что температура немного больше 19 градусов, но меньше 20. Поэтому мы будем округлять показания прибора и отбрасывать цифры после точки. При этом будем пользоваться правилом». На доске были выписаны последовательно в столбик все варианты цифр «после точки»: 19, 19.0, 19.1, 19.2, 19.3, 19.4, 19.5, 19.6, 19.7, 19.8, 19.9, 20. Синим цветом были обозначены цифры от 0 до 4, и красным – от 5 до 9. Напротив первых было написано – «не меняют числа: 19», напротив вторых – «увеличивают на 1: 20». Дальше эта запись использовалась при отработке и выполнении практического задания.

Работа с графиками. Игра

Для отработки понимания графиков мы придумали такую игру с детьми: каждая группа меряет температуру (расстояние, уровень шума, освещенность – на выбор группы, нужно только заранее договориться), а потом все вместе отгадывают.

Задания для игры

– Обсудите, что будете мерить: температуру, расстояние, освещенность или уровень шума.

– Придумайте, что вы будете делать, чтобы показания увеличивались и уменьшались.

– Включите шайбу, выберите кнопкой датчик, нажмите старт и сделайте измерения. Через 1 минуту остановите измерения!

Вот результаты одной из групп.

Отгадываем: что измеряли? Сколько времени длилось измерение? Каково максимальное расстояние? Что это могло быть? Каково минимальное расстояние? Что мерили? Что означают зигзаги на графике?

Для отработки чтения графиков классу был предъявлен готовый график процесса, который дети не наблюдали.

Учитель сообщил классу, что это график измерения температуры воды в сосуде. К нему были заданы следующие вопросы:

«Как вы думаете, что происходило с водой?» Дети говорили, что воду сперва нагревали, а потом охлаждали («В холодильнике», – добавил один из учащихся). Какой температуры была вода до начала нагревания? До какой температуры ее нагрели? Сколько времени длилось нагревание? Сколько времени вода остывала? До какой температуры остыла вода? Что происходило быстрее: нагрев или остывание? Потом учитель выбирал произвольно точку на графике и спрашивал, какова температура воды в этой точке. Для слабых учащихся он давал подсказку: слева от графика подписаны значения температуры. Нужно от выбранной точки переместиться по горизонтальной линии влево и прочесть величину температуры. Поскольку учитель старался выбирать и те точки, которые не имеют подписи, вместе с детьми пришлось учиться рассчитывать неподписанные линии температуры.

На следующем уроке была проведена проверка умения читать график. Результат был следующим: 80% детей в основном правильно выполнили первые шесть заданий.

Еще на одном уроке мы с детьми использовали ЛабДиск для работы в сетевом сообществе ГлобалЛаб. Нам нужно было определить координаты школы и выбрать площадку для исследований. Мы с классом взяли приборы в руки и отправились на улицу. Выйдя на улицу, приступили к настройке прибора. Учитель командовал, показывая, на какие кнопки нажимать, а дети выполняли следующие действия: «Настроим прибор! Нажмите кнопку «Прокрутка». Появится меню. Нажмите кнопку «Старт». Нажмите на кнопку датчика GPS; вот эта кнопка с антенной… Теперь подключим антенну шайбы для приема сигналов со спутников, чтобы она могла определить свои координаты на Земле и на карте. Нажмите кнопку… Будем мерить скорость движения. Нажмите на кнопку с антенной два раза подряд. А теперь последнее: шайбе можно дать команду запоминать все измерения. Для этого нужно нажать кнопку «Старт» – изображение ручки в левом углу сменится на бегущего человечка… » Несмотря на такие сложные указания, класс в целом справился с задачей! Это ведь современные дети – им на кнопки нажимать привычнее, чем писать ручкой.

Игра, возможно, первое, что можно сделать с классом на улице. Мы идем с разным темпом и меряем свою скорость. Перед этим нужно убедиться, что все запустили прибор на запись. Совершаем обход вокруг школы. Вернувшись в класс, учитель подключает шайбу к компьютеру, считывает данные последнего измерения и выбирает представление «Показать на карте». Компьютер через Интернет закачивает карту прилегающей местности, используя данные измерения координат, и автоматически наносит на карту данные измерений, сделанные школьниками во время «путешествия» вокруг школы. В нашем случае это была скорость перемещения класса. Цветом обозначена различная скорость (легенда справа от карты). Это была одна из первых попыток второклассников увидеть здание школы на карте города. (См. график 4.)

Обучение учителей

Как показал опыт нескольких семинаров для учителей начальной школы, и у них нет сложностей в освоении работы с ЛабДиском. Наоборот, прибор вызывает интерес и желание с ним работать. Учителя спрашивают: а когда у нас в школах будут эти ЛабДиски? Что им ответить?