STEM лаборатория „Природни науки“

STEM проектите, попадащи в категорията “Природни науки”, използват природната среда и предизвикателствата от ежедневието, за да ангажират учениците в изучаването на природните науки. Освен това са чудесна възможност за разглеждане на проблем, свързани с опознаването на околната среда и развиване у децата на етика на грижа и отговорно стопанисване.

Цели на STEM лаборатория “Природни науки”

STEM обучението по природни науки поставя акцент върху изследването на основните принципи и явления в химията, физиката, биологията, екологията и астрономията. Една специализирана в тази посока лаборатория направления:

  • Проучване на възможността за бъдеща кариера в областта на науките

Учениците често не успяват да осъзнаят приложението на получените знания по природни науки в реалния живот. Дори да имат бегла представа за професиите, които биха могли да упражняват при задълбочаване на познанията си в дадено направление, в масовия случай изучаващите химия, биология и физика стават химици, биолози и физици. В действителност познанията по природни науки дават възможност за реализация в множество и най-различни професии. Какъв по-добър начин да покажете това на вашите ученици, от това да им дадете възможност да го установят сами в процеса на работа в STEM лабораторията?

  • Практически подход за усвояване на знанията и повишаване на интереса към науката

Удоволствието от практическите задачи не е за подценяване, напротив често може да бъде движещата сила за извеждане обучението на по-високо ниво. В условията на STEM лабораторията учениците имат възможност да изследват и проучват, да генерират идеи и да търсят решения. Учебната среда става уютна и безопасна, поради липсата на правилни и грешни отговори, и дава възможност ученици с различни интереси да си сътрудничат, комбинирайки своите силни страни, за разрешаването на изследвания казус.

Учебни предмети 

Лабораторията за изследване на “Природни науки” предлага условия за провеждане на експерименти по дисциплините: 

  • Физика;
  • Биология;
  • Химия;
  • Екология;
  • Технологии и предприемачество;
  • Човекът и природата;
  • Астрономия.

Какво е нужно за лаборатория “Природни науки”

1. Пространство

Предвидете работни места за дискусия, проектиране и изграждане, зони за тестове и демонстрации на прототипи. Освен това, поради съхранението и използването на различни химически реактиви в STEM лабораторията “Природни науки” трябва да има достатъчна осветеност и проветривост, пространство за съхранение на материалите, както и течаща вода. След почти всички експерименти по химия, биология и човекът и природата е необходимо почистване на повърхностите и оборудването след края на опитите. Добре е също да предвидите камина за работа с по-опасните и летливи вещества.

Уверете се, че разположението на местата за сядане е съобразено със съоръженията в класната стая. Всички ученици трябва да имат добра видимост към учителя, средствата за визуализация и зоната за демонстрации. Добре е да има ясно обособени пътеки в рамките на лабораторията. Това позволява на учителите да наблюдават и коригират работата на учениците, а също така дава възможност за индивидуални дискусии с учениците, докато работят.

2. Оборудване

Експериментите по природни науки изискват много оборудване. Микроскопи, горелки, лабораторна стъклария, електронна везна, измервателни уреди за различни физични величини, макети са само част от пособията, които трябва да набавите. Не бива да забравяте и цифровите технологии, които подпомагат и подобряват практическия опит по време на преподаването. Интерактивните дъски вече са нещо обичайно в STEM лабораторията и тяхното позициониране остава от съществено значение. Компютрите също са ценни за изследвания, регистриране на данни и симулиране на експерименти. Подходящите точки за свързване и надеждната WiFi услуга са от първостепенно значение.

3. Дигитални инструменти

Съществуват различни web-базирани инструменти, с които можете да визуализирате научните принципи и явления, да направите симулации, да анализирате данни от експерименти и да улесните сътрудничеството между учениците в работните групи:

  • Софтуер за симулации на на научни принципи и явления – популярни решения са Labster, Explore Learning Gizmos, PhET Interactive Simulations. Софтуерът за виртуална лаборатория е идеален за часове по природни науки, защото позволява на учители и ученици да изпробват лабораторна техника в безопасна и сигурна среда. Освен това оигурява виртуален достъп до по-модерно лабораторно оборудване, което иначе е достъпно за училищата;
  • Онлайн платформи като НАСА, Biomimicry institute, Khan Academy , BrainPOP са други ресурси, които можете да използвате във вашите проекти като източник на вдъхновение и средства за визуализация. Може да използвате и специализиран софтуер за визуализация (ChemSketch, Nearpod) или софтуер за анализ на данни (Tableau Public, Google Fusion Tables, Power BI);
  • Може да тествате също и различни мобилни приложения, които учениците могат да използват на личните си мобилни устройства или на учебни таблети, например: Physics Lab, Lab4Physics, BEAKER, LIFE. 

Примерни големи въпроси за изследване

  • Как ежедневните ни дейности се отразяват върху качеството на природната среда и можем ли да ограничим вредното въздействие?
  • По какъв начин физичните, химичните и биологичните принципи помагат за разрешаването на казуси от ежедневието?
  • За какво ни служи изучаването на небесните тела и можем ли да използваме тези познания за подобряването на условията на живот на нашата планета?

Идеи за проекти

Примерни проекти по биология:

  • Какво е хидропоника и какви са ползите от нея?
  • По какъв начин пермакултурата помага за опазването на околната среда?
  • Как протича фотосинтезата и можем ли да използваме този процес за добив на биоенергия?
  • Можем ли да създадем биоразградими предмети от гъби?
  • Изследване на процеса осмоза с помощта на картоф;
  • Как да определим качеството на околната среда, с помощта на насекомите?
  • Направа на връв от водорасли;
  • Как се движи водата в растенията?
  • Можем ли да клонираме растения или други живи организми?
  • Какви са скритите цветове на растенията?
  • Изследвайте биологичното разнообразие и открийте какви взаимовръзки съществуват между отделните компоненти, съставящи екосистемите.

Примерни проекти по химия:

  • Сравняване количеството електролити в спортна напитка с това в портокалов сок;
  • Можем ли да превърнем млякото в пластмаса?
  • Изследвайте химичните процеси на приготвянето на сладолед: как да понижим точката на замръзване на водата?
  • Как да направим парфюм?
  • Можем ли да направим батерия от метал, въздух и солена вода?
  • Вода – гориво – вода: Горивният цикъл на бъдещето;
  • Как киселинните дъждове влияят върху водните екосистеми?
  • Създаване на собствен слайм;
  • Химия от местопрестъплението – как химията помага при разрешаването на престъпления?
  • Как да направим сапун?
  • Можем ли да сготвим киселинен индикатор?
  • Хартиена хроматография: Черното мастило наистина ли е черно?
  • Поглед към светлината: направете спектрофотометър за мобилен телефон;
  • Как да отгледаме кристали?
  • Цветни химически творения: направете свой собствен слънчев печат с цвят и слънчева светлина!
  • Химия на местопрестъплението: Определете самоличността на неизвестно химическо вещество;
  • Как да пречистим водата от замърсители?
  • Отстраняване на петна по сребро с домашно изработена батерия;
  • Добър или лош е парниковият ефект?

Примерни проекти по физика и астрономия:

  • Изработване на автомобил, задвижван от балон;
  • Изграждане на плаващ влак Maglev;
  • Как да построим най-високата кула от хартия?
  • Можем ли да определим състава на небесните тела по цвета им?
  • Време за изстрелване: Физиката на движението на катапултния снаряд;
  • Възможно ли е превозно средство, задвижвано изцяло от вятър, да се движи по вятъра по-бързо от вятъра?
  • Направете дизайн на мостове, подходящи за определени локации;
  • Използванее на пускова установка за бутилки за да изстреляне на ракета за бутилки;
  • Измерване на скоростта на “светлината” с микровълнова фурна
  • Как цветът влияе на нагряването чрез абсорбция на светлина?
  • Възможно ли е два телефонни указателя да издържат теглото на автомобил?
  • Състезание с автомобили от паста;
  • Изграждане на ски-лифт;
  • Скрити форми: Как да направим самолет невидим за радара?
  • Как да се предпазим от космическата радиация?
  • Изследване на „ефекта на Мпемба“: Може ли горещата вода да замръзне по-бързо от студената?
  • Как да балансираме всичко?
  • Измерване честотната характеристика на хартиен високоговорител;

За статията са използвани следните ресурси, които са допълнени с личния опит на автора:

Laboratory-Natural Sciences – Национален STEM център (mon.bg)

6 Top Virtual Science Lab Apps to Experiment With (makeuseof.com)

Chemistry Science Projects (sciencebuddies.org)

Interactives | Explore – Climate Change: Vital Signs of the Planet (nasa.gov)

Videos – Biomimicry Institute

Plant Biology STEM Activities for Kids (sciencebuddies.org)

Още полезни статии:

Проектно базирано обучение

Ферментациите в българската кухня: Интердисциплинарен урок за прилагане на знанията по биология, физика и химия

Доста ученици изпитват смут в часовете по биология, химия или физика и се затрудняват с учебния материал. Виждат формули, слушат за сложни процеси, опитват се

Водят протокол на час
Научна грамотност

Водят протокол на час

Тази стратегия е подходяща за един от най-ключовите елементи на научното изследване – умението за безпристрастно наблюдение на процеси. Поставя учениците в ролята на дистанцирани

Получите достъп до още повече ресурси и практични материали