Сучасний етап розвитку науково-технічного прогресу вимагає сучасних уроків. Фізика – наука експериментальна, тому уроки фізики мають містити експериментальні дослідження, в яких комп’ютер та цифрові прилади часто виступають  засобом експерименту. Уміле поєднання інформаційних технологій і традиційного навчання фізики дає усвідомлення учнями практичного застосування набутих знань та вищий результат їх засвоєння, розвиває пізнавальну активність учнів. Вивчення фізики стає наочнішим.

Vernier – цифрова лабораторія з великими можливостями, за допомогою якої можна зробити надзвичайно точні вимірювання, використовуючи компактні датчики, що зменшує час на проведення експериментів, підвищує точність вимірів, поліпшує наочність та фіксацію результатів, надає можливість комп’ютерного опрацювання експериментальних даних.  Цифрова лабораторія доповнює постановку експерименту: можна змінювати умови дослідження, неодноразово його відтворювати, представляти результат у вигляді графіка та таблиці, здійснювати аналіз отриманих даних, визначати залежність між величинами, об’єктами, явищами.

Проведення лабораторних робіт з використанням цифрової лабораторії передбачає створення реального фізичного експерименту з відображенням його результатів на екрані монітора, сигнал до якого надходить від  датчика та обробляється відповідною комп’ютерною програмою. Це прекрасна можливість зробити фізичний експеримент не тільки більш цікавим і зрозумілим, але і більш інформативним і точним за вимірюваннями. Таке дослідження  розширює уявлення про експериментальний метод пізнання, дозволяє провести дослідження явища у різних видозмінених умовах, розвиває самостійність учнів при розв’язанні практичних завдань, реалізувати міжпредметні зв’язки, активізує пізнавальну діяльність учнів. 

Прикладом вище сказаного є лабораторна робота «Вимірювання вологості повітря» у 10 класі з використанням цифрової лабораторії  Vernier, яка модернізує «традиційну» лабораторну роботу. Для вимірювання відносної вологості повітря використовується реєстратор даних LabQuest® 2, який дозволяє отримати дані автономно або передати їх на комп’ютер чи смартфон. Компактні розміри реєстратора надають можливість проводити вимірювання не тільки в приміщенні, а й на вулиці.

Тема. Вимірювання вологості повітря

Мета: виміряти відносну вологість повітря за допомогою психрометра, виготовленої моделі психрометра та цифрової лабораторії Vernier в кабінеті фізики за різних умов.

Обладнання: психрометр, два спиртові термометри, штатив з двома муфтами та лапками, склянка з водою кімнатної температури, шматочок марлі, електричний чайник з водою, посудина з льодом, реєстратор даних LabQuest® 2, датчик вимірювання відносної вологості повітря.

Хід роботи

Підготовка до експерименту

1. Ознайомлення з інструкцією з безпеки.
2. Виготовлення моделі психрометра за допомогою двох термометрів.
3. Підготовка цифрової лабораторії до проведення вимірювань.

Експеримент

1. Визначити відносну вологість повітря за допомогою психрометра.
2. Визначити відносну вологість повітря психрометричним методом за допомогою виготовленої моделі психрометра.
3. Визначити відносну вологість повітря за допомогою цифрової лабораторії Vernier та датчика відносної вологості в класі:

а) на рівні демонстраційного столу (рис. 1, 2);  біля вікна; біля підлоги та стелі (рис. 3); поблизу чайника, в якому кипить вода (в ротовій порожнині) (рис. 4); над склянкою з водою (рис. 5); над посудиною з льодом; б) на вулиці.

Рис. 1. Вимірювання відносної вологості повітря в класі за допомогою цифрової лабораторії Vernier

Рис. 2. Результати вимірювання відносної вологості повітря на демонстраційному столі.

Рис. 3. Результати вимірювання відносної вологості повітря при переміщенні датчика з демонстраційного столу до підлоги, до стелі.

Рис. 4. Результати вимірювання відносної вологості повітря біля чайника, в якому кипить вода (в ротовій порожнині)

Рис. 5. Вимірювання відносної вологості повітря над склянкою з водою

4. Порівняти результати, отримані за допомогою психрометра, виготовленої моделі психрометра та цифрового датчика вологості. Якщо виникли розбіжності в значеннях вологості, пояснити їх причини.
5. Проаналізувати результати вимірювання відносної вологості повітря, отримані за допомогою цифрової лабораторії Vernier (рис. 6). Зробити висновки щодо впливу різних факторів на значення відносної вологості повітря (температури, випаровування, кипіння)

Рис. 6. Аналіз отриманих даних

Висновки. Застосування цифрових вимірювальних приладів модернізує традиційні уроки фізики і розкриває набагато ширші можливості проведення фізичного експерименту. Їх можна використовувати під час проведення різних типів уроків та на різних їх етапах. Застосування цифрової лабораторії розвиває самостійність учнів при розв’язанні практичних завдань, реалізує  міжпредметні зв’язки, активізує пізнавальну діяльність учнів. 

Література

1. Задніпрянець І.І. Сучасні освітні технології у викладанні фізики / Ірина Задніпрянець / упоряд. Л. Хольвінська. – К.: Шк. світ, 2011. – 128 с. – (Бібліотека «Шкільного світу»).
2. STEM освіта та використання цифрових лабораторій в освітньому процесі. Назва з екрана [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://ele.zp.ua/sites/stem-osvita/.