Teaduslabori täielik juhend koolis

Teaduslabor on midagi enamat kui lihtsalt seadmetega ruumid; Need on aktiivõppe sõlmpunktid. Nendes praktilistes keskkondades õpivad õpilased paremaks, muutes õppimise lõbusaks ja kaasahaaravaks, rakendades seda, mida nad on lugenud reaalsetele katsetele.

Teaduslabori tähtsus koolis

Traditsiooniline klassiruumi teaduse õpetamine tugineb sageli loengutele ja õpikutele. Seevastu laboritöö võimaldab õpilastel aktiivselt katseid läbi viia ja materjalidega manipuleerida, muutes õppimise käegakatsutavaks. Uuringud näitavad, et aktiivne, praktiline õppimine muudab passiivsed õppijad aktiivseteks osalejateks. Puudutades, vaatledes ja katsetades sisestavad õpilased kontseptsioone tõhusamalt ja säilitavad teadmised kauem. Näiteks on tõestatud, et praktilised tegevused suurendavad õpilaste huvi ja akadeemilisi saavutusi.

• Suurenenud kaasatus ja huvi:Interaktiivne laboritöö lummab õpilaste tähelepanu. Ühes uuringus leiti, et õpilased näitavad aktiivselt kaasamisel suuremat huvi.
• Sügavam mõistmine:Katsete tegemine muudab abstraktsed ideed konkreetseks kogemuseks. Õpilased, kes tegelevad praktilise teatega, arendavad "sügavamat, konkreetset mõistmist teaduslikest mõistetest".
• Teadmiste parem säilitamine:Kontseptsioonide aktiivse rakendamine katsetes aitab õpilastel materjali põhjalikumalt meelde jätta ja mõista.
• Kriitiline mõtlemine ja probleemide lahendamine:Laborid nõuavad, et õpilased koostaksid hüpoteesid, koguda andmeid ja analüüsida tulemusi, luua olulisi kriitilisi mõtlemisoskusi.
• Reaalse maailma asjakohasus:Praktilised katsed võimaldavad õpilastel õpikute teadmisi rakendada reaalsete stsenaariumide korral, tugevdades, miks teadus on väljaspool klassiruumi.

Teaduslabori põhifunktsioonid

Kooliteaduste laboris on mitmeid peamisi funktsioone, mis toetavad nii õppekava eesmärke kui ka õpilaste arendamist.

Esiteks, seetoetab teaduse õppekavaPakkudes ruumi õppetundidega joondatud katseteks. Labs laseb õpetajatel ellu viia teadusstandardid: rakkude bioloogiatund muutub tähendusrikkaks, kui õpilased vastavad mikroskoopidele reaalsetes proovides. Sel moel tugevdab labor ja süvendage seda, mida õpilased õpikutes õpivad.

Teiseks, laborstäiustada praktilisi oskusi ja teaduslikku uurimist. Laboris õpivad õpilased kasutama tööriistu ja seadmeid ning järgima teaduslikku meetodit. Laboritööd lubavad vaatlust, mõõtmist ja andmete analüüsi oskusi. Õpilased harjutavad küsimuste sõnastamist, protseduuride kavandamist ja tõenduspõhiste järelduste tegemist.

Lõpuks, labsarendada meeskonnatööd ja koostööd. Enamik katseid hõlmab rühmades töötavaid õpilasi. Grupilaboritöö õpetab suhtlemist, vastutust ja seda, kuidas hinnata mitmekesiseid vaatenurki. Teadlased rõhutavad, et paljud praktilised tegevused nõuavad meeskonnatööd, aidates õpilastel "arendada inimestevahelisi oskusi" ja õppida üksteiselt. Laborirühma seadetes harjutavad õpilased ka labori aruannete kirjutamist ja tulemuste esitamist eakaaslastele, ehitades edasi teaduslikke suhtlemisoskusi.

Kujundus ja ruumiline paigutus

A Hästi kavandatud labori paigutusSuurendab ohutust, tõhusust ja õppimist. Tööjaamad tuleks korraldada rohke vahekäiguga, et õpilased ja õpetajad saaksid vabalt liikuda ja seadmetele hõlpsalt pääseda. Näiteks soovitavad juhised iga pingi, ukseavade, seinte ja istekohtade vahel piisavat vahekaugust. Ka mööbli valikud aitavad: segu fikseeritud loenduritest ja teisaldatavatest laudadest annab paindlikkuse erinevate tegevuste jaoks. Ideaalis on pingid selged ja modulaarsed, võimaldades rühmadel moodustada klastrid või demonstratsioonide jaoks ümber konfigureerida.

• Labori pingid ja töötsoonid:KohtlaboripingidLaiade vahekäikudega igast küljest, et vältida rahvahulka. Mõelge kõverdatud või kuusnurksele saarele, nii et igal õpilasel oleks selge tööruum ja eesliinil.
• Salvestus ja juurdepääs:Säilitamakeemiakapidja tarnekapid piki seinu või külgnevates ettevalmistustes. Kõiki ohtlikke materjale tuleks õpilaspiirkondadest kindlalt eemal hoida. Lihtsad rajad peaksid viima ladustamisest tööjaamadesse, et materjale saaks ohutult levitada.
• Multifunktsionaalsed alad:Kaasake spetsiaalne õpetajate näidisjaama ees, ideaaljuhul arvutiühenduse ja kaameraga. Esitage grupi arutelude jaoks tahvli või digitaalse ekraaniruumi. Mõnes laboris on ka väike salongi või "tegija" nurk pehmete istekohtade ja tööriistadega (3D -printerid, käsitöövarud). Need mitteametlikud tsoonid võivad tekitada loovust ja anda õpilastele koha vaikseks koostööks. Liikuvate laudade ja istekohtadega tsoonide kujundamine võimaldab klassid kohandada laborite, esitluste või rühmatöö ruumi.

Ohutusprotokollid ja juhtimine

Ohutus on ülitähtis igas teaduslaboris. Selged sildid, hädaabivarustus ja ranged protseduurid hoiavad õpilasi ja töötajaid kaitstud.Labor peaks postitama hoiatusmärgid kõigi võimalike ohtude eest. Keemiliste riskide jaoks kasutage sobivaid silte, näiteks "oht - tuleohtlik" või ohu piktogrammid. Piirkonna sildid peaksid sisaldama nakkuslike materjalide kasutamisel biohardade sümboleid, samuti vajadusel "kõrgepinge" või "elektriliste ohtude" hoiatusi. Isegi üldised meeldetuletused (vajalikud prillid, toitu ega jooke) aitavad teadlikkust säilitada.

• Hädaabivarustus:Igal laboril peab olema juurdepääsetav esmaabikomplekt, tulekustuti, tulekahju jahädaabi dušš\/silmapesu jaam. Need üksused peaksid olema selgelt tähistatud standardmärkidega. Tulekahju väljumise marsruudid peavad olema postitatud iga ukse poolt ning gaasi, vee ja elektri lülitid tuleks märgistada. Kontrollige ja hoolda seda seadmeid regulaarselt vastavalt ajakavale.
• Standardprotseduurid ja koolitus:Õpetajad peaksid olema kirjutanud standardsed tööprotseduurid (SOP -id) laboritöödeks. See hõlmab reegleid isikukaitsevahendite (prillid, kindad, labori mantlid) ja lekete või purunemiste käitlemise protokollid. Nii töötajad kui ka õpilased vajavadlaboriohutuskoolitusAasta alguses. Ohutusharjutused (tulekahju, maavärina või keemiliste lekete jaoks) ja perioodilised suupisted aitavad tagada, et kõik mäletavad hädaolukorra väljapääsu ja reageerimise etappe. Selge keemilise hügieeni plaan (nagu OSHA soovitab) ja laborisse hädaabinumbrite postitamine aitab kaasa ohutuskultuurile.

Instrumendid ja tehnoloogia seadistamine

Teaduslabor sisaldab mitmesuguseid tööriistu, alates põhiaparaadist kuni täiustatud instrumentideni.PõhivarustusPeab olema hõlpsasti kättesaadav: liitmikroskoobid, digitaalsed saldod, klaasnõud, Bunseni põletid või kuumad taldrikud ja lihtsad andurid. Bioloogia, kivimite ja mineraalide kollektsioonide mikroskoobi komplektid ning keemiaklasside skaalad on tüüpilised olulised.

• Täiustatud seadmed:Paljud koolid tutvustavad ka keerukamaid instrumente, kui eelarved seda võimaldavad. Näited hõlmavad spektrofotomeetreid valguse neeldumise, tsentrifuugide, suure võimsusega elektronmikroskoopide või 3D-printerite ja laserlõikurite prototüüpimiseks. Vähemalt ühe moodsa tehnoloogia mudeli omamine laboris näitab õpilastele, et teadus areneb pidevalt.
• Digitaalsed ja nutikad süsteemid:Kaasaegsed laborid kasutavad üha enam digitaalseid sondid ja andmete hankimise tööriistad. Liidesed võimaldavad õpilastel andureid tahvelarvutile või sülearvutile kinnitada ja reaalajas andmeid koguda. Arvutilised mikroskoobid võimaldavad õpilastel analüüsimiseks pilte salvestada. Isegi virtuaalne reaalsus või simulatsiooni tarkvara võib täiendada füüsilisi katseid.

Integreerimine õppekava ja õpetamispraktikaga

Õppimise maksimeerimiseks tuleb laboritegevusi koondada õppekavasse ja õpetamisstrateegiatesse. Õpetajad kavandavad katseid ja õppetunde, mis täiendavad nende üksusi. Näiteks võib liikumisklass hõlmata laborit, kus õpilased mõõdavad kiirendust digitaalsete liikumisandurite abil. Lihtsad tunniplaanid visandavad eesmärgid, vajalikud materjalid ja samm-sammult protseduurid koos peegeldusküsimustega.

• Näidistunniplaanid:Õpetajad loovad sageli järelepärimispõhiseid laboreid: õpilased esitavad küsimusi, teevad katseid väikestes rühmades ja jagavad seejärel oma järeldusi. Selge labori kirjutamine või töölehe kirjutamine aitab seda protsessi suunata. Õpetajate juhendid võivad siduda iga katse riigi või riiklike teadusstandarditega.
• Projektipõhine interdistsiplinaarne õppimine:Paljud kooli adopteerivadSteam (teadus, tehnoloogia, tehnika, kunst, matemaatika) lähenemisviisid. See tähendab laborite manustamist pikematesse projektidesse, mis ületavad subjekti. Näiteks võib klass lahendada reaalse maailma väljakutse, mis nõuab füüsikat (võimsust), matemaatikat (mõõtmisi), ART (modelleerimine) ja inseneriteadust (ehitus). Sellised Steamiprojektid hõlmavad õpilasi "range õppimise ja probleemide lahendamise" osas kaugemale traditsioonilisest sisust. Need toovad loovuse ja olulisuse teaduse hariduses.
• Hindamine ja peegeldus:Ainult viktoriini hinnete asemel hinnatakse labori jõudlust labori aruannete, esitluste ja oskuste rubriikide kaudu. Õpetajad võivad kasutada rubriiki, mis hindavad, kui hästi õpilased koostööd teevad, andmeid analüüsivad ja probleeme lahendavad. Peegeldus on sisse ehitatud sellega, et õpilased kirjutavad kokkuvõtteid või arutada, mis töötas, mis ebaõnnestus ja miks. See aitab neil mõelda metakognitiivselt. Mõned koolitajad kaasavad õpilasi ka rubriikide kujundamisse, andes neile õpieesmärkide omandiõiguse.

Õpilaste kaasamine ja innovatsioon

Teaduslaborid võivad õpilaste uudishimu süüdata juba ammu pärast koolitundi. Kool toetab sageliteadusklubid ja võistlused, näiteks teadusmesside, robootikameeskonnad, olümpiaadid ja insenerivõistlused. Need programmid võimaldavad huvitatud õpilastel teha sügavamaid katseid või leiutisi. Näiteks teadusmessil osalemine õpetab õpilastele, kuidas kavandada sõltumatut uurimist, esitada tulemusi ja tegeleda isegi ebaõnnestumisega, kui eksperiment ei tööta.

• Tegijaruumid ja avatud laborid:Paljud kool rajasid teaduslabori kõrval spetsiaalsed tegijaruumid, mis olid varustatud selliste tööriistadega nagu 3D -printerite, jootmisjaamad, käsitöövarud ja teatmeteosed. Need ruumid julgustavad õpilasi leiutama ja tippuma. Kasutades klassiruumi ideid (elektriaring, silla kujundus jne) ja ehitades tõelisi prototüüpe, liiguvad õpilased "abstraktse kontseptsiooni juurest reaalse maailma mõistmiseni". Tegija keskkonnas õpetage katse -eksituse vastupidavust ja loovust.
• Uurimis- ja esitlusvõimalused:Kool peaks julgustama õpilasi oma tööd jagama. See võib tähendada õpilaste teadusajakirja katsete kirjutamist, koolide assamblees esitlemist või piirkondlikul teadusmessil võistlemist. Kui õpilased esitavad andmeid plakatite või videote kohta, õpivad nad tulemusi tõhusalt edastama. Sellised kogemused suurendavad ka enesekindlust ja õppimise omandiõigust.
• 21. sajandi oskuste arendamine:Avatud projektide kallal töötamine loob kriitilise mõtlemise, koostöö ja probleemide lahendamise. Need oskused "on õppimiskogemuste jaoks üliolulised ja seda täiustavad" õpilastel on lahenduste leiutamisel. Labori innovatsioonitegevuses osalemine valmistab õpilasi ette tulevaseks STEM -karjäärile, andes neile maitsta reaalseid teaduslikke uuringuid ja disaini.

Igapäevane juhtimine ja hooldus

Labori efektiivne operatsioon nõuab pidevat hooldust. See hõlmab seadmete ülalpidamist, tarnete haldamist ja puhtust.

• Seadmete kalibreerimine ja hooldus:Labori seadmed peavad olema täpsed. Kooli töötajad peaksid instrumendid regulaarselt kalibreerima (saldod, pH -arvestid jne) vastavalt tootja juhistele. "Kalibreerimine on kriitiline, et tagada täpsus, korratavus ja standardimine". Näiteks tuleks saldo testida standardsete raskustega ja jäävees kontrollitud termomeetriga. Turvavarustus (suitsukapuutss, tulekustutajad) vajab ka rutiinset kontrolli. Probleemide tekkimisel (purustatud tsentrifuugirootor, kulunud kuumplaat) peaks parandamine või asendamine toimuma kohe, et vältida seisakuid.
• Hanked ja inventuur:Hoidke tarbekaupade, näiteks kemikaalide, slaidide, klaasnõud ja ohutusvahendeid. Märgistage kõik kemikaalid ja reaktiivid selgelt ning pidage ajakohast varude loendit. Tellige asendajad juba enne üksuste otsa. Paljud koolid kasutavad lihtsat inventari tarkvara või arvutustabelite, kuid isegi selgelt märgistatud kontrollnimekirjadega varud võivad puudust ära hoida.
• Puhtus ja keskkond:Puhtad laborid hõlbustavad õppimist. Õpilased peaksid pärast iga seanssi pingid maha pühkima ja seadmeid tagastama. Õpetajad soovitavad puhastusrutiinide logimist, et tagada midagi tähelepanuta jäetud. Kohele tuleks viivitamatult järgida lekkepuhastusprotseduure. Piisav ventilatsioon ja korralik jäätmete kõrvaldamine on hädavajalikud. Saastumisvabad tingimused ei hoia õpilasi mitte ainult turvaliselt, vaid tagavad ka eksperimentaalsed tulemused.

Järeldus

Teaduslabor on koolihariduse hindamatu. Nad muudavad teaduse teooriast praktikasse, suurendavad mõistmist, oskusi ja entusiasmi. Hästi varustatud laborid saavad"Inspiratsiooni ja innovatsiooni triiklid".