Инфоурок Другое Другие методич. материалыИспользование цифрового оборудования на уроках физики в средней школе

Использование цифрового оборудования на уроках физики в средней школе

Скачать материал
Скачать тест к материалу

Н.В.Заикина

МБОУ Старожиловская средняя школа

р.п. Старожилово

 

Использование цифрового оборудования при выполнении

лабораторных работ по физике

 

Аннотация: в данной статье рассматривается внедрение цифровых средств обработки данных на основе цифровой лаборатории «Научные развлечения» при выполнении лабораторных работ по физике.

Ключевые слова: цифровая лаборатория, цифровые датчики, нетбук, информатизация, урок физики,  лабораторная работа.

Abstrakt: This article discusses the introduction of digital data processing tools based on the digital laboratory “Scientific entertainment” when performing laboratory work in physics.

Keywords: digital laboratory, digital sensors, netbook, informatization, physics lesson, laboratory work.

 

Над проблемами учебного физического эксперимента работали методисты-физики: Д.Д.Галанин, Е.Н.Горячкин, Б.С.Зворыкин, А.А.Покровский, И.М.Румянцев, С.А.Хорошавин, С.Я.Шамаш, Л.И.Анциферов, О.Ф.Кабардин и другие. Эта работа проходила в нашей стране с учетом уровня методической и технической оснащенности учебного процесса. [3, с.1]

Развитие современной техники, практика всех естественнонаучных исследований в мире показывает, что измерение физических величин все шире использует принципы оцифровывания аналоговых сигналов, внедрение датчиков физических величин, компьютерную обработку информации, полученной с таких датчиков. Современный стандарт физического образования для средней школы требует активного освоения современных способов получения, обработки и представления информации, а также методов проведения исследовательских работ по физике [1, с. 2]. Таким образом, на сегодняшний день актуален вопрос о внедрении компьютерных технологий при проведении лабораторных и исследовательских работ учащимися.

Использование цифровых лабораторий позволяет приобщить детей к современному миру информационной техники и точных измерений, расширить диапазон опытов и исследований, рассматривать быстропротекающие процессы, повысить научность проводимых работ. Лаборатории обладают рядом преимуществ: позволяют получать данные высокой точности (что невозможно при традиционном эксперименте), фиксировать значения  одновременно нескольких физических величин, а также  производить цифровую обработку  результатов эксперимента, отражая ее не только в виде таблицы, но и графически. Использование компьютера при проведении эксперимента дает возможность непрерывно контролировать процесс, анализировать его в динамике, фиксировать малые изменения, неочевидные в традиционном эксперименте [2]. У учащихся формируется представление о физике как о развивающейся науке, «шагающей в ногу» с информационным 21 веком. 

В нашей школе имеется цифровое оборудование фирмы «Научные развлечения» и методическое руководство по работе с комплектом, в котором дано описание оборудования, знакомство с интерфейсом программы и представлена методика проведения 30 лабораторных работ с использованием реального оборудования, состыкованного с цифровыми датчиками, сигнал с которых поступает на компьютер и обрабатывается соответствующей программой. В «Цифровую лабораторию» включены работы, которые имеют аналоги, проводимые на традиционном оборудовании. Но есть ряд работ, проведение которых стало возможным только благодаря наличию датчиков и компьютера. Например, использование цифрового осциллографа позволяет пронаблюдать переменный ток, зарядку конденсатора, количественно проиллюстрировать явление электромагнитной индукции [1, с. 3].

Отчет о работе может быть представлен в разных формах. Например, в тетрадях для лабораторных работ, где учащиеся самостоятельно строят графики по накопленным данным, производят необходимые расчеты и делают выводы. Можно также распечатать готовый «бланк отчета». В этих случаях компьютер и датчики будут выполнять лишь роль измерительных средств. Но, одной из целей работы с «Цифровой лабораторией» является формирование у выпускников школы навыков создавать электронный отчет в виде rtf-файла, поэтому более половины работ рассчитаны на создание именно такой формы отчетности.

В состав комплекта оборудования входят четыре цифровых датчика, нетбук со встроенной веб-камерой, вращающейся на оси, набор необходимого лабораторного оборудования.

Знакомство с цифровой лабораторией необходимо начать с выполнения работ 1.1 «Ознакомление с интерфейсом программы» и 1.2 «Ознакомление с программой обработки видео» и только после этого осваивать предлагаемые в методическом руководстве работы.

Для примера остановимся на лабораторной работе 1.5 «Измерение ускорения свободного падения». Эта работа входит в перечень лабораторных работ 9 класса. «Цифровая лаборатория» предоставляет возможность учащимся определить ускорение свободно падающего тела, сопоставить его значение с табличным результатом, а также исследовать график зависимости пути от времени при равноускоренном движении и уравнение, описывающее это движение. 

Прежде всего, необходимо собрать установку, изображенную на рисунке 1. К вертикальной скамье на магнитную ленту крепятся 4 герконовых датчика, которые будут фиксировать время прохождения мимо них металлического стержня, прикрепленного к грузу, падающему свободно вдоль скамьи. USB-кабель датчиков подключается  к нетбуку и запускается программа «Практикум»,  в которой выбирается необходимый сценарий. После запуска измерения прислоняем брусок к верхнему краю скамьи и отпускаем его без начальной скорости. Остановим измерения и увидим на экране серию импульсов (рис.2).

  

Рис.2

Эти импульсы отображают время прохождения груза мимо герконовых датчиков. Чтобы можно было снять показания времени необходимо их растянуть вдоль горизонтальной оси. Для этого меняем рассматриваемый интервал времени с помощью кнопки «Х», расположенной на верхней панели инструментов. Получим новое изображение (рис.3).

 

Рис.3

Затем зеленый маркер устанавливаем на начало прохождения груза мимо первого геркона, а желтый поочередно  мимо второго, третьего и четвертого. Нажатием кнопки «+» заносим полученные значения времени в таблицу на вкладке «Обработка». С клавиатуры вводим значения расстояний, которые проходил брусок за соответствующее время (между первым и вторым, первым и третьим герконом и т.д. в метрах).  (рис.4)

 

Рис.4

Изменив расстояние между герконами, проведем еще серию измерений. При очередном запуске измерений будет предложено очистить таблицу накопленных данных. От этой операции необходимо отказаться, иначе придется начинать все измерения сначала. Проделаем опыт с измененными положениями герконов и занесем новые результаты измерений в таблицу уже известным нам способом. Теперь можно по накопленным данным построить график зависимости S(t) при равноускоренном движении. Для этого в окне «Обработка» необходимо перейти на вкладку «График» и в левом верхнем углу окна выбрать уравнение кривой, описывающей данную зависимость математически. После нажатия кнопки «Построение графика» компьютер сам подбирает коэффициенты, при которых график максимальным образом пройдет через серию точек, соответствующим данным эксперимента и отобразит график с соответствующим ему уравнением. (рис.5)

 

Рис.5

Учащимся необходимо проанализировать полученный график и уравнение, соотнести его с уравнением для равноускоренного движения и используя значение коэффициента при квадратичном члене, вычислить ускорение, с которым двигался брусок. В данном случае ускорение получилось  9,6 м/с2, что соответствует табличному значению с учетом допустимых погрешностей.

Отчет формируется либо в тетради для лабораторных работ, либо на специальном бланке, куда необходимо перенести график, уравнение, вычисление ускорения и сформулировать вывод. К тому же можно представить электронную форму отчетности в виде rtf-файла.

Учащиеся получают возможность:

ü    убедиться в том, что движение с ускорением свободного падения относится к равноускоренному движению;

ü    сопоставлять математическое уравнение, описывающее полученный экспериментально график и уравнение зависимости пути от времени при равноускоренном движении;

ü    определять значение ускорения свободного падения и оценивать погрешности измерений;

ü    формировать навыки работы с современными средствами обработки результатов экспериментов и исследований.

Конечно, учитель организует урочную и внеурочную деятельность по физике исходя из имеющегося в школе оборудования, уровня подготовки учащихся и профиля класса, в котором он работает. Однако, задача каждого учителя состоит не только в том, чтобы передать своим ученикам определенные теоретические знания, развивать практические умения, переходящие в навыки. Важно, чтобы современные школьники понимали,  что физический эксперимент, получивший определяющую роль в науке еще во времена Галилео Галилея, совершенствуется. 21 век – век компьютерного моделирования, цифровой обработки информации. И если ребенок будет иметь возможность соприкоснуться с этим  на уроке, то адаптация его в современном обществе пройдет более уверенно, ведь информационные технологии наступают на все отрасли знаний и сферы деятельности человека.

Литература

1.      Цифровая лаборатория. Методическое руководство по работе с комплектом оборудования и программным обеспечением фирмы «Научные развлечения»/ А.Н.Болгар, О.А.Поваляев, Н.К.Ханнанов, С.В.Хоменко, М.М.Сазонов. – М: ООО «МАКССПЕЙС», 2011. – 89 с.

2.      Чащина В.А. Использование цифровой лаборатории на уроках физики // Социальная сеть работников образования. – 2016. – 21 февраля [Электронный ресурс]. URL: https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2016/02/21/ispolzovanie-tsifrovoy-laboratorii-na-urokah-fiziki (дата обращения: 11.02.2018).

3.     Кудряшов В.И. Использование современного цифрового оборудования для проведения физического эксперимента // Учебный эксперимент в образовании: электронный научный журнал. – 2017 №1 [Электронный ресурс]. Систем. требования: Adobe Reader. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=28830517 (дата обращения: 18.02.2018).

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал
Скачать тест к материалу
Скачать материал
Скачать тест к материалу

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 924 394 материала в базе

Скачать материал
Скачать тест к материалу

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    Скачать тест к материалу
    • 18.05.2022 131
    • DOCX 151.8 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Заикина Наталья Васильевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Пожаловаться на материал
  • Автор материала

    Заикина Наталья Васильевна
    Заикина Наталья Васильевна
    • На сайте: 3 года и 5 месяцев
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 3528
    • Всего материалов: 11

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой