آزمایشگاه علوم در مدرسه چیزی بیش از اتاق هایی با تجهیزات است. آنها قطب یادگیری فعال هستند. در این محیط های دستی ، دانش آموزان "با یادگیری سرگرم کننده و جذاب" بهتر می آموزند ، و آنچه را که خوانده اند برای آزمایش های واقعی استفاده می کنند.
اهمیت آزمایشگاه علوم در مدرسه
آموزش علوم سنتی کلاس اغلب به سخنرانی ها و کتابهای درسی متکی است. در مقابل ، کار آزمایشگاهی به دانش آموزان اجازه می دهد تا به طور فعال آزمایش ها را انجام دهند و مواد را دستکاری کنند و یادگیری را ملموس کنند. مطالعات نشان می دهد که یادگیری فعال و دستی ، زبان آموزان منفعل را به شرکت کنندگان فعال تبدیل می کند. با لمس ، مشاهده و آزمایش ، دانش آموزان مفاهیم را به طور مؤثر درونی می کنند و دانش را طولانی تر می کنند. به عنوان مثال ، فعالیت های دستی به اثبات رسیده است که علاقه دانش آموزان و پیشرفت تحصیلی را افزایش می دهد.
- افزایش درگیری و علاقه:کار آزمایشگاه تعاملی توجه دانش آموزان را به خود جلب می کند. در یک مطالعه ، دانش آموزان هنگام حضور فعال علاقه بیشتری نشان می دهند.
- درک عمیق تر:انجام آزمایشات ، ایده های انتزاعی را به تجربه مشخص تبدیل می کند. دانش آموزانی که درگیر علوم دستی هستند ، "درک عمیق تر و مشخصی از مفاهیم علمی" را توسعه می دهند.
- حفظ بهتر دانش:استفاده فعال از مفاهیم در آزمایشات به دانش آموزان کمک می کند تا مطالب را کامل تر به خاطر بسپارند و درک کنند.
- تفکر انتقادی و حل مسئله:آزمایشگاه ها دانش آموزان را ملزم به تدوین فرضیه ها ، جمع آوری داده ها و تجزیه و تحلیل نتایج ، ایجاد مهارت های اساسی تفکر انتقادی می کنند.
- ارتباط در دنیای واقعی:آزمایش های عملی به دانشجویان اجازه می دهد دانش کتاب درسی را در سناریوهای واقعی اعمال کنند ، و این امر باعث می شود که چرا علم فراتر از کلاس است.
کارکردهای اصلی یک آزمایشگاه علمی
یک آزمایشگاه علوم مدرسه چندین کارکرد کلیدی را ارائه می دهد که هم از اهداف برنامه درسی و هم برای پیشرفت دانش آموزان پشتیبانی می کند.
اول ، آناز برنامه درسی علوم پشتیبانی می کندبا فراهم کردن فضایی برای آزمایشات تراز شده با درس. آزمایشگاه ها به معلمان اجازه می دهد استانداردهای علمی را به زندگی بیاورند: یک درس زیست شناسی در سلولها وقتی دانش آموزان در نمونه های واقعی به میکروسکوپ ها می روند ، معنی دار می شود. به این ترتیب ، آزمایشگاه آنچه را که دانش آموزان در کتابهای درسی می آموزند تقویت و عمیق تر می کنند.
دوم ، آزمایشگاه هامهارت های عملی و تحقیق علمی را تقویت کنیدبشر در آزمایشگاه ، دانش آموزان یاد می گیرند از ابزار و تجهیزات استفاده کنند و از روش علمی پیروی کنند. کار آزمایشگاه مهارتهای مشاهده ، اندازه گیری و تجزیه و تحلیل داده ها را نشان می دهد. دانش آموزان تمرین تدوین سؤالات ، طراحی رویه ها و نتیجه گیری مبتنی بر شواهد را انجام می دهند.
سرانجام ، آزمایشگاه هاتوسعه کار تیمی و همکاریبشر بیشتر آزمایشات شامل دانش آموزانی است که به صورت گروهی کار می کنند. کار آزمایشگاه گروهی ، ارتباطات ، مسئولیت و چگونگی قدردانی از دیدگاه های متنوع را آموزش می دهد. محققان خاطرنشان كردند كه بسیاری از فعالیتهای دستی به كار تیمی نیاز دارند و به دانشجویان كمك می كنند "مهارتهای بین فردی را توسعه دهند" و از یکدیگر بیاموزند. در تنظیمات گروه آزمایشگاه ، دانش آموزان همچنین نوشتن گزارش های آزمایشگاهی و ارائه نتایج به همسالان ، ایجاد مهارت های ارتباطی علمی بیشتر را انجام می دهند.
طراحی و طرح مکانی
A طرح آزمایشگاه به خوبی طراحی شدهایمنی ، کارآیی و یادگیری را تقویت می کند. ایستگاه های کاری باید با فضای راهرو کافی ترتیب داده شوند تا دانش آموزان و معلمان بتوانند به راحتی به تجهیزات دسترسی پیدا کنند و به راحتی به تجهیزات دسترسی پیدا کنند. به عنوان مثال ، دستورالعمل ها فاصله کافی بین هر نیمکت ، درهای درها ، دیوارها و صندلی ها را توصیه می کنند. انتخاب مبلمان نیز کمک می کند: ترکیبی از پیشخوان های ثابت و جداول متحرک ، انعطاف پذیری را برای فعالیت های مختلف فراهم می کند. در حالت ایده آل ، تاپ های نیمکت واضح و مدولار هستند و به گروه ها اجازه می دهند تا خوشه ها را تشکیل دهند یا برای تظاهرات مجدداً پیکربندی کنند.
- نیمکت های آزمایشگاهی و مناطق کاری:محلنیمکت های آزمایشیبا راهروهای گسترده از همه طرف برای جلوگیری از شلوغی. جزایر خمیده یا شش ضلعی را در نظر بگیرید تا هر دانش آموز از فضای کاری واضح و خط دید به جبهه برخوردار باشد.
- ذخیره و دسترسی:حفظ کردنکابینت شیمیاییو کمد ها را در امتداد دیوارها یا در اتاقهای آماده سازی مجاور تهیه کنید. تمام مواد خطرناک باید به دور از مناطق دانشجویی ذخیره شوند. مسیرهای آسان باید از ذخیره به ایستگاه های کاری منتهی شود تا مواد با خیال راحت توزیع شوند.
- مناطق چند منظوره:یک ایستگاه تظاهرات معلمان اختصاصی را در جلو ، ایده آل با اتصال و دوربین رایانه ای قرار دهید. فضای صفحه نمایش سفید یا فضای نمایش دیجیتال را برای بحث و گفتگوهای گروهی فراهم کنید. برخی از آزمایشگاه ها همچنین شامل یک سالن کوچک یا "سازنده" با صندلی و ابزارهای نرم هستند (چاپگرهای سه بعدی ، لوازم کاردستی). این مناطق غیررسمی می توانند خلاقیت را برانگیخته و به دانش آموزان مکانی برای همکاری بی سر و صدا بدهند. طراحی مناطق با میزهای متحرک و صندلی به کلاس ها اجازه می دهد تا فضای آزمایشگاه ها ، ارائه ها یا کار گروهی را تطبیق دهد.
پروتکل های ایمنی و مدیریت
ایمنی در هر آزمایشگاه علمی مهم است. علائم روشن ، تجهیزات اضطراری و رویه های دقیق ، دانش آموزان و کارکنان را محافظت می کند.آزمایشگاه باید علائم هشدار دهنده را برای همه خطرات احتمالی ارسال کندبشر برای خطرات شیمیایی ، از برچسب های مناسب مانند "خطر - قابل اشتعال" یا تصاویر خطر استفاده کنید. در صورت استفاده از مواد عفونی ، و همچنین هشدارهای "ولتاژ بالا" یا "خطر الکتریکی" در صورت لزوم ، علائم منطقه باید شامل نمادهای بیوازارد باشد. حتی یادآوری های عمومی (عینک مورد نیاز ، بدون غذا یا نوشیدنی) به حفظ آگاهی کمک می کند.
- تجهیزات اضطراری:هر آزمایشگاه باید یک کیت کمکهای اولیه ، آتش نشانی ، آتش سوزی ، و یک پتو را در دسترس داشته باشددوش اضطراری/ایستگاه شستشوی چشمبشر این موارد باید به وضوح با علائم استاندارد مشخص شود. مسیرهای خروجی آتش باید توسط هر درب ارسال شود و سوئیچ های خاموش برای گاز ، آب و برق باید برچسب گذاری شود. به طور مرتب این تجهیزات را مطابق برنامه بازرسی و نگهداری کنید.
- روشهای استاندارد و آموزش:معلمان باید برای کار آزمایشگاه ، روشهای عملیاتی استاندارد (SOPS) را کتبی داشته باشند. این شامل قوانینی در مورد پوشیدن تجهیزات محافظ شخصی (عینک ، دستکش ، کتهای آزمایشگاهی) و پروتکل های دست زدن به نشت یا شکستگی است. هم کارمندان و هم دانشجویان نیاز دارندآموزش ایمنی آزمایشگاهدر آغاز سال دریل های ایمنی (برای آتش سوزی ، زلزله یا نشت شیمیایی) و تازه کننده های دوره ای به اطمینان حاصل می شود که همه به یاد می آورند که خروجی های اضطراری و مراحل پاسخ را به یاد می آورند. داشتن یک برنامه بهداشت شیمیایی واضح (همانطور که OSHA توصیه می کند) و ارسال شماره های اضطراری در آزمایشگاه به فرهنگ ایمنی کمک می کند.
سازها و راه اندازی فناوری
یک آزمایشگاه علمی شامل طیف وسیعی از ابزارها ، از دستگاه های اساسی گرفته تا ابزارهای پیشرفته است.تجهیزات اساسیباید به راحتی در دسترس باشد: میکروسکوپ های مرکب ، مانده های دیجیتال ، ظروف شیشه ای ، مشعل بونسن یا صفحات داغ و سنسورهای ساده. کیت میکروسکوپ برای زیست شناسی ، مجموعه های سنگ و مواد معدنی و مقیاس برای کلاس های شیمی ضروری است.
- تجهیزات پیشرفته:بسیاری از مدرسه همچنین ابزارهای پیشرفته تری را به عنوان بودجه معرفی می کنند. مثالها شامل اسپکتروفتومترها برای تجزیه و تحلیل جذب نور ، سانتریفیوژها ، میکروسکوپ های الکترونی با قدرت بالا یا چاپگرهای سه بعدی و برش های لیزر برای نمونه سازی است. داشتن حداقل یک مدل از فناوری مدرن در آزمایشگاه به دانشجویان نشان می دهد که علم به طور مداوم تکامل می یابد.
- سیستم های دیجیتال و هوشمند:آزمایشگاه های مدرن به طور فزاینده ای از پروب های دیجیتال و ابزارهای دستیابی به داده ها استفاده می کنند. رابط ها به دانش آموزان این امکان را می دهد تا سنسورها را به یک تبلت یا لپ تاپ وصل کنند و داده های زمان واقعی را جمع آوری کنند. میکروسکوپ های رایانه ای به دانش آموزان اجازه می دهد تصاویر را برای تجزیه و تحلیل ضبط کنند. حتی نرم افزار واقعیت و واقعیت مجازی می تواند آزمایش های فیزیکی را تکمیل کند.
ادغام با برنامه درسی و تمرین تدریس
برای به حداکثر رساندن یادگیری ، فعالیت های آزمایشگاهی باید در برنامه درسی و استراتژی های تدریس بافته شود. معلمان آزمایش ها و درسهایی را طراحی می کنند که واحدهای آنها را تکمیل می کند. به عنوان مثال ، یک کلاس فیزیک در حرکت ممکن است شامل آزمایشگاهی باشد که دانش آموزان با استفاده از سنسورهای حرکتی دیجیتال ، شتاب را اندازه گیری می کنند. برنامه های درسی ساده اهداف ، مواد مورد نیاز و روشهای گام به گام را به همراه سؤالات بازتاب ارائه می دهد.
- برنامه های درس نمونه:مربیان غالباً آزمایشگاههای مبتنی بر استعلام ایجاد می کنند: دانش آموزان سؤال می کنند ، در گروه های کوچک آزمایش می کنند و سپس یافته های خود را به اشتراک می گذارند. نوشتن یک آزمایشگاه شفاف یا برگه آزمایشگاه به راهنمایی این روند کمک می کند. راهنماهای معلمان ممکن است هر آزمایش را با استانداردهای علوم ایالتی یا ملی گره بزنند.
- یادگیری بین رشته ای مبتنی بر پروژه:بسیاری از مدرسه اتخاذ می کنندرویکردهای بخار (علوم ، فناوری ، مهندسی ، هنر ، ریاضی)بشر این به معنای تعبیه آزمایشگاه ها در پروژه های طولانی تر است که از خطوط موضوع عبور می کنند. به عنوان مثال ، یک کلاس ممکن است با یک چالش در دنیای واقعی که نیاز به فیزیک (قدرت) ، ریاضی (اندازه گیری) ، هنر (مدل سازی) و مهندسی (ساخت و ساز) دارد ، مقابله کند. چنین پروژه های بخار دانش آموزان را در "یادگیری دقیق و حل مسئله" فراتر از محتوای سنتی درگیر می کند. آنها خلاقیت و ارتباط را به آموزش علوم می بخشند.
- ارزیابی و تأمل:به جای فقط نمرات مسابقه ، عملکرد آزمایشگاه از طریق گزارش های آزمایشگاهی ، ارائه ها و مهارت های مهارت ارزیابی می شود. معلمان ممکن است از مقالات استفاده کنند که ارزیابی می کنند که دانش آموزان چگونه به خوبی همکاری می کنند ، داده ها را تجزیه و تحلیل می کنند و مشکلات را حل می کنند. بازتاب با نوشتن خلاصه دانش آموزان یا بحث در مورد آنچه کار کرده است ، چه چیزی شکست خورده و چرا. این به آنها کمک می کند تا از نظر فراشناختی فکر کنند. برخی از مربیان همچنین دانش آموزان را در طراحی مقالاتی درگیر می کنند و به آنها اهداف یادگیری می دهند.
تعامل و نوآوری دانشجویی
آزمایشگاه های علوم می توانند کنجکاوی دانش آموزان را مدت ها بعد از ساعات مدرسه نادیده بگیرند. مدرسه اغلب پشتیبانی می کندباشگاه ها و مسابقات علمی، مانند نمایشگاه های علمی ، تیم های رباتیک ، المپیادها و مسابقات مهندسی. این برنامه ها به دانشجویان علاقه مند اجازه می دهد تا آزمایش ها یا اختراعات عمیق تری را دنبال کنند. به عنوان مثال ، شرکت در یک نمایشگاه علمی ، به دانشجویان می آموزد که چگونه یک تحقیق مستقل ، نتایج حاضر را برنامه ریزی کنند و حتی اگر یک آزمایش کار نکند با شکست برخورد می کند.
- فضاهای سازنده و آزمایشگاه های باز:بسیاری از مدارس فضاهای سازنده اختصاصی را در مجاورت آزمایشگاه علوم مستقر کرده اند ، مجهز به ابزارهایی مانند چاپگرهای سه بعدی ، ایستگاه های لحیم کاری ، لوازم صنایع دستی و کتابهای مرجع. این فضاها دانش آموزان را به اختراع و تینکر تشویق می کند. دانش آموزان با گرفتن ایده های کلاس (یک مدار برقی ، طراحی پل و غیره) و ساخت نمونه های اولیه واقعی ، از "مفهوم انتزاعی به درک دنیای واقعی" حرکت می کنند. در محیط های ساز ، آزمایش و خطا مقاومت و خلاقیت را آموزش می دهد.
- فرصت های تحقیق و ارائه:مدرسه باید دانش آموزان را ترغیب کند تا کار خود را به اشتراک بگذارد. این ممکن است به معنای نوشتن آزمایش برای یک مجله علوم دانشجویی ، حضور در مجمع مدرسه یا رقابت در نمایشگاه علوم منطقه ای باشد. هنگامی که دانش آموزان داده های مربوط به پوسترها یا فیلم ها را ارائه می دهند ، آنها یاد می گیرند که نتایج را به طور مؤثر ارتباط برقرار کنند. چنین تجربیاتی همچنین باعث افزایش اعتماد به نفس و احساس مالکیت نسبت به یادگیری می شود.
- توسعه مهارت قرن بیست و یکم:کار بر روی پروژه های باز باعث ایجاد تفکر انتقادی ، همکاری و حل مسئله می شود. این مهارت ها "توسط تجربیات یادگیری" اساسی و پیشرفته هستند "دانش آموزان هنگام اختراع راه حل ها دارند. مشارکت در فعالیت های نوآوری در آزمایشگاه ، دانش آموزان را برای مشاغل STEM آینده با طعم دادن به آنها از تحقیقات و طراحی علمی واقعی آماده می کند.
مدیریت و نگهداری روزانه
عملیات آزمایشگاهی مؤثر نیاز به مراقبت مداوم دارد. این شامل نگهداری تجهیزات ، مدیریت منابع و پاکیزگی است.
- کالیبراسیون تجهیزات و نگهداری:دستگاه های آزمایشگاهی باید دقیق باشند. کارکنان مدرسه طبق دستورالعمل سازنده باید مرتباً ابزارها (مانده ها ، کنتورهای pH و غیره) را کالیبره کنند. "کالیبراسیون برای اطمینان از صحت ، تکرارپذیری و استاندارد سازی بسیار مهم است". به عنوان مثال ، یک تعادل باید با وزن استاندارد آزمایش شود و یک دماسنج در آب یخ بررسی شود. تجهیزات ایمنی (کاپوتs، خاموش کننده های آتش نشانی) همچنین به بازرسی روتین نیاز دارد. هنگامی که مشکلات بوجود می آیند (یک روتور سانتریفیوژ شکسته ، صفحه داغ فرسوده) ، تعمیر یا تعویض باید سریعاً اتفاق بیفتد تا از خرابی جلوگیری شود.
- تهیه و موجودی:موجودی در حال اجرا از مواد مصرفی مانند مواد شیمیایی ، اسلایدها ، ظروف شیشه ای و موارد ایمنی را در حال اجرا نگه دارید. تمام مواد شیمیایی و معرفها را به وضوح برچسب بزنید و یک لیست موجودی به روز را حفظ کنید. قبل از اتمام موارد ، تعویض ها را به خوبی سفارش دهید. بسیاری از مدارس از نرم افزار موجودی ساده یا صفحه گسترده استفاده می کنند ، اما حتی یک سهام کاملاً مشخص با لیست های چک می تواند از کمبود جلوگیری کند.
- پاکیزگی و محیط زیست:آزمایشگاه های تمیز یادگیری را تسهیل می کنند. دانش آموزان باید بعد از هر جلسه ، نیمکت ها را پاک کرده و تجهیزات خود را برگردانند. مربیان توصیه می کنند روال تمیز کردن ورود به سیستم برای اطمینان از عدم غافل شدن هیچ چیز. روشهای پاکسازی ریخت و پز باید بلافاصله دنبال شود. تهویه کافی و دفع زباله مناسب ضروری است. شرایط بدون آلودگی نه تنها دانش آموزان را ایمن نگه می دارد بلکه اطمینان می دهد که نتایج تجربی معتبر هستند.
پایان
آزمایشگاه علوم برای آموزش مدرسه بسیار ارزشمند است. آنها علم را از تئوری به عمل تبدیل می کنند ، درک ، مهارت و اشتیاق ایجاد می کنند. آزمایشگاههای مجهز تبدیل می شوند"صلیب الهام و نوآوری".