5. Обмен файлами с другими компьютерами через USB кабель стандартного ActivSync;
6. Быстрое включение/выключение;
7. Встроенный регистратор FourierSystems и программы MultiLab для управления экспериментом и обработки полученных данных;
8. Текстовый редактор, электронные таблицы и поддержка презентаций;
9. Работа с внешней памятью на слоте CompactFlash и на USB портах;
10.Поддержка периферии: клавиатура, мышь, принтер;
11.Работа с внешним монитором и проектором;
3. Встроенный громкоговоритель [38].
Программное обеспечение.
NOVA5000 поставляется с несколькими лицензионными программными продуктами. Вместе со встроенным программным обеспечением платформы WindowsCE 5.0 они предоставляют пользователю достаточно широкие возможности для проведения исследований, документирования и коммуникации. [38]
Сведения о программных продуктах, поставляемых с NOVA5000.
Комплект программных продуктов SoftMaker:
1. TextMaker. Полноценный текстовый редактор, включающий тезарус, сноски, проверку орфографии, таблицы. Совместим с редактором MicrosoftWord.
2. PlanMaker. Полноценная программа для работы с табличными данными. Совместима с табличным редактором MicrosoftExcel [38].
Специальное программное обеспечение.
Программа MultiLabCE от фирмы FourierSystem. Программа MultiLabCE является интерфейсом, посредством которого NOVA5000 обрабатывает экспериментальные данные, получаемые от встроенного регистратора данных.
Комплекс MultiLab предназначен для сбора, просмотра и анализа экспериментальных данных. Порты датчиков NOVA5000 позволяют подключать одновременно до восьми датчиков (всего FourierSystem предлагает 52 вида датчиков) [38].
Возможности MultiLabCE[38]:
1. Сборка данных и отображение их в ходе эксперимента;
2. Выбор различных способов отображения данных – в виде графиков, таблиц, табло измерительных приборов;
3. Обработка и анализ данных с помощью Мастера анализа;
4. Импорт/экспорт данных текстового формата;
5. Ведение журнала экспериментов;
6. Просмотр видеозаписи предварительно записанных экспериментов [38].
2. TriLink. Состав системы:
- регистратор TriLink;
- датчики;
- инсталляционный компакт – диск с программным обеспечением;
- адаптер AC/DC.
3. Комплект датчиков [38]:
1) рН-метр
Диапазон измерений 0-14 единиц рН. Прибор находится в яйцеобразном пластиковом корпусе и снабжён электродом для измерения концентрации ионов Н+, а также системой температурной компенсации. Для осуществления температурной компенсации к регистратору следует подключить вместе с рН- метром датчик температуры.
Принцип действия рН-метра [38]:
Внутри рН-метра имеется две полуячейки. Одна из них содержит электрод сравнения с известной концентрацией ионов водорода Н+. Другая, расположенная на дне электрода, является Н+- чувствительной стеклянной мембраной (рН=-lg(Н+)). Разность потенциалов между двумя полуячейками представляет собой выходной сигнал электрода, который несёт информацию о рН анализируемого раствора. В корпусе прибора этот сигнал преобразуется с помощью усилителя и подстроечного конденсатора в напряжение в диапазоне 0-5 В, воспринимаемое аналого-цифровым преобразователем устройства регистрации и сбора данных и хранится в его памяти, а затем может быть передан на КПК или ПК [38].
Технические характеристики [38].
- Диапазон измерений 0-14 рН
- Рабочий диапазон температур 0-100 0С
- Погрешность измерения ± 2% ( во всём диапазоне измерения при условии температурной компенсации)
- Время достижения 95 % значения измеряемой величины 10 с
- Имеется регулировочный винт.
2) Датчик температуры. Датчик температуры предназначен для измерения температуры в водных и других химических растворах с погрешностью ±10С.
Принцип действия датчика температуры [38].
Датчик подключается кабелем непосредственно к регистратору данных. На другом конце кабеля находится чувствительный элемент. На датчик подаётся электрическое напряжение в 5 В, а его выходной сигнал, также в виде напряжения в диапазоне 0-5 В поступает на вход аналого-цифрового преобразователя устройства регистрации и сбора данных и хранится в его памяти, а затем может быть передан на КПК или ПК.
Технические характеристики.
- Диапазон измерений: (– 25) 0С – (+110) 0С.
- Разрешение 0,09 0С.
- Погрешность измерения ±1% от измеряемой величины
- Чувствительный элемент имеет стальной чехол, устойчивый к действию химических растворов [38].
4. Комплект методических пособий [38].
5.Программное обеспечение для сбора, анализа и обработки данных на КПК и ПК.
6. Цифровой микроскоп. Цифровой микроскоп приспособлен для работы в школьных условиях. Оптический микроскоп снабжен преобразователем визуальной информации в цифровую, обеспечивает возможность передачи изображения микрообъекта и микропроцесса в компьютер в реальном времени. Кроме того обеспечивается возможность его хранения, в том числе в форме цифровой видеозаписи, отображения на экране, распечатки, включения в презентацию [38].
Принцип действия цифровой лаборатории « Архимед»
· Сбор данных от датчиков и их первичная обработка осуществляется с помощью измерительного Интерфейса и КПК Palm с использованием беспроводной связи Bluetooth.
· После синхронизации КПК Palm и ПК данные можно просматривать на ПК, а затем производить дальнейшую обработку результатов.
· Сбор данных сразу на ПК также возможен в целях проведения демонстрационного эксперимента с использованием видеовозможностей программы [38].
1.3.2 Анализ методических разработок и материалов по применению цифровой лаборатории «Архимед» на уроках
Занятия с использованием ученического и фронтального эксперимента являются одним из важных этапов образовательного процесса по химии. Во время проведения лабораторных исследований ученику предоставляется возможность наблюдать и исследовать на практике теоретические положения, пройденные в рамках аудиторных занятий. Наглядность дает возможность быстрее и глубже усваивать изучаемую тему, помогает разобраться в трудных для восприятия вопросах, повышает интерес к предмету. Такую наглядность хорошо обеспечивает использование «Цифровых лабораторий естественных наук». Основной целью создания цифровой лаборатории – является повышение эффективности учебного процесса, в частности, по химии за счет использования интерактивности и возможностей деятельностного подхода.
Установка в школе оборудования цифровой лаборатории позволяет:
· перевести школьный практикум по химии на качественно новый уровень;
· подготовить учащихся к самостоятельной творческой работе по химии;
· осуществить приоритет деятельностного подхода к процессу обучения;
· развить у учащихся широкий комплекс общих учебных и предметных умений;
· овладеть способами деятельности, формирующими познавательную, информационную, коммуникативную компетенции.
Разработчики цифровой лаборатории предлагают в своих пособиях следующие опыты, для проведения на уроках, а также на факультативных занятиях по химии [38]:
1. Реакции нейтрализации (Взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой)
2. Титрование в среде кислота/щёлочь
3. Окислительно-восстановительные реакции (Взаимодействие хлорида меди с алюминием)
4. Экзотермические реакции (Растворение гидроксида натрия в воде)
5. Эндотермические реакции (Растворение нитрата аммония в воде)
6. Закон Гесса. Аддитивность теплоты реакции
7. Теплота сгорания
8. Плавление и кристаллизация
9.Измерение калорийности продуктов питания [38]
10.Измерение кислотности различных напитков и бытовых моющих средств [40].
Недостатки цифровой лаборатории «Архимед»:
1. Согласно мнению компетентных авторов использование в цифровой лаборатории «Архимед» карманного компьютера на базе Palm OS® – не самый удачный выбор со стороны разработчиков. Компьютеры Palm® предназначены для использования в качестве электронной «записной книжки». Их удобно брать с собой в поездки, ходить с ними на работу и т.д. Они хотя и имеют функцию синхронизации с настольным ПК, не совместимы с ним по формату графических файлов, файловой системе и т.п. Компьютер, использующийся в цифровой лаборатории должен работать в тесном контакте с настольным ПК. Автор статьи считает, что для этой цели намного лучше подошел бы PocketPC® с операционной системой от Microsoft® [41].
2. Достаточно высокая погрешность измерений [41]
3. Не синхронизированное сохранение данных: программа Imagi Probe 2.0 сохраняет данные произвольно, а не в папки, выбираемые экспериментатором [41].
4. Неудобства при работе с температурным датчиком: согласно идее разработчиков цифровой лаборатории «Архимед» температурный датчик необходимо целиком помещать в вещество, температуру которого мы хотим измерить. При этом возникает вопрос об измерении температуры газа в термодинамическом процессе. Ведь датчик должен быть соединен проводом с «Измерительным Интерфейсом». При этом необходимо будет нарушить герметизацию сосуда, а это испортит весь эксперимент. Так что при проведении термодинамических процессов приходится ограничиваться показаниями температуры воздуха рядом с исследуемым сосудом [41].
Несмотря на выделенные недостатки следует отметить, что цифровая лаборатория «Архимед» – это достаточно успешно используемая сегодня в практике обучения по физике, химии, биологии, экологии и пр. лаборатория. Учителями создаётся и опробуется целый ряд методик применения КПК на уроках. Институт новых технологий проводит конкурсы подобных методических разработок [3]; материалы по применению цифровых лабораторий «Архимед» стали все чаще появляться в трудах образовательных конференций и конгрессов и в публикациях прессы [5, 10, 15] (причем размещенный в Интернете отчет о проведении семинара «Новые технологии в образовании» [15] сопровождается видеоматериалами, демонстрирующими учебную работу с КПК). Наконец, Московский Институт Открытого Образования (МИОО, http://www.mioo.ru) организовал в 2004 г. в числе методических мероприятий для учителей физики начальный и базовый курсы по использованию цифровых лабораторий «Архимед» в учебном процессе, тем самым выводя тематику применения КПК в отечественной системе образования на «официально признанный» уровень.