Внеурочное мероприятие - мастер класс для учащихся, 8-11 классов

(учитель физики МБОУ лицей №35 г.Ставрополя О.В.Касько;

Учитель информатики МБОУ лицей №35 г.Ставрополя Шевелева М.С.)

Тема: Составление физических моделей электрических цепей с помощью ППС конструктора «Начала электроники».

Предметные области: физика, математика, информатика и ИКТ.

Актуальность мероприятия: По результатам PISA -2003 Россия заняла среди 40 стран: 20-30 места. А по результатам PISA -2006 естественнонаучная грамотность наших учащихся находится на 30-38 местах. Исследователи Центра Оценки качества обучения делают вывод: «На наш взгляд, результаты учащихся России свидетельствуют … о наличии … общей проблемы - несформированности общих навыков работы с информацией. Очевидно, что эта проблема не может быть успешно разрешена средствами только одного какого-либо учебного предмета, или группы предметов. Необходимо разработать и реализовать целевую комплексную программу, охватывающую все аспекты образовательной деятельности учащихся, все учебные предметы и все этапы обучения в школе». Таким образом, становятся востребованными интегрированные курсы, устанавливающие межпредметные связи, требующие углубленных знаний в нескольких областях...

Цель мероприятия: показать учащимся возможности применения межпредметных связей физики, математики и информатики путем демонстрации сущностного подхода в изучении физики.

Задачи:

• воспитательная: показать жизненную важность умения применять межпредметные навыки;

• образовательная: выработка практических навыков экспериментирования в физической лаборатории.

• развивающая: самостоятельность и создание ситуации успеха при выполнении практических заданий

Оборудование:

- доска, АРМ пользователя: блокнот, компьютер;

- ППС Конструктор «Начала электроники».

Основные принципы: добровольность, принцип практической дифференциации (уровни выполнения заданий)

Психологические аспекты мероприятия:

• доступность учебного материала: средняя сложность;

• доступность : сложный в практике;

• научность: реализация достижений науки и техники;

• проблематичность на этапе: выполнения задач;

• мотивация и стимулирование работы: сущность процессов в технике;

• техника запоминания основана на: практической реализации комплекса знаний;

• активизация мыслительной деятельности учащихся на: практическом использовании материала;

• формы организации мероприятия: фронтальная, индивидуальная;

Используемые методы:

• Словесный (беседа, объяснение);

• Наглядный (презентация);

• Практический (наблюдение обучающимися правил работы с программой, демонстрируемых учителем).

• Самостоятельная работа обучающихся (наблюдение, практические опыты)

Ход мероприятия

I ВСТУПЛЕНИЕ

Учитель физики:

Большой резонанс получили результаты тестирования, проведенного по программе PISA (Program for International Student Assessment, Международная программа по оценке образовательных достижений учащихся). Ключевой целью исследования являлось получение данных для ответа на вопрос: «Обладают ли учащиеся 15-летнего возраста, получившие общее обязательное образование, знаниями и умениями, необходимыми им для полноценного функционирования в обществе?» Следует особо отметить, что исследование PISA направлено не на определение уровня освоения школьных программ, а на оценку способности учащихся применять полученные в школе знания и умения в жизненных ситуациях.

По мнению экспертов PISA , обучение в современном мире должно базироваться на основных знаниях по данной дисциплине, но знание нужно уметь использовать в ситуациях, с которыми придется встретиться в жизни. Для объяснения многих явлений окружающего мира необходимо понимание научных процессов и влияния научно-технические достижений и технологий на характер современной жизни и на жизнь каждого конкретного человека.

Среди многих методов исследования физических процессов и явлений одним из наиболее перспективных и развивающихся является исследование с помощью компьютера. В принципе физика породила компьютер, но в свою очередь в наше время компьютер помогает физике шагнуть дальше.

II.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Учитель информатики: Наш мастер-класс позволит объединить ваши знания и умения в области физики, математики и информатики. И для начала проведем разминку. Распределите примеры моделей по группам:

Объекты Явления Процессы

1. копии архитектурных сооружений;

2. наглядные пособия;

3. глобус;

4. копии художественных произведений;

5. модель селевого потока;

6. модель оползня;

7. модель развития вселенной;

8. модель круговорота воды в природе.

Учитель информатики: Сегодня мы продолжим с вами знакомиться с моделями.

Учитель физики: Как вы думаете, что мы можем смоделировать в физике? (действия законов физики, сборку электрических схем, измерения приборами. Такое моделирование может заменить приборы, которые отсутствуют в наличии.)

Правильно и сейчас мы приступаем к знакомству с программой «Начала электроники».

(Демонстрация работы с программой проводится с помощью презентации с сопроводительными пояснениями учителя информатики)

Слайд 1 Назначение продукта

Программа представляет собой электронный конструктор, позволяющий имитировать на экране монитора процессы сборки электрических схем, исследовать особенности их работы, проводить измерения электрических величин так, как это делается в реальном физическом эксперименте.

Слайд 2

Прочитайте основные возможности со слайда, и скажите, какие будут для вас интересны и наиболее важны. (Интересно посмотреть, конечно же, все, давайте попробуем, как это будет происходить)

Слайд 3

Рабочей областью является монтажный стол представляет собой набор из 49 (7×7) контактных площадок, к которым «припаиваются» электрические детали для сборки различных электрических схем. Каждая деталь может располагаться лишь между двумя ближайшими контактными площадками - или вертикально, или горизонтально. К деталям, в точки их соединения с контактными площадками, можно подключать щупы измерительных приборов. Выбор деталей из набора конструктора и «пайка» их на рабочем столе производится с помощью манипулятора «мышь». Это осуществляется стандартным для Windows-приложений способом: необходимо поместить указатель мыши на нужную деталь (указатель принимает вид пинцета), затем нажать левую кнопку мыши и, удерживая ее в нажатом состоянии, переместить деталь в нужное место монтажного стола. После освобождения левой кнопки мыши деталь будет установлена в указанном месте. Ненужные и испорченные детали можно удалить со стола в мусорную корзину тем же способом.

Слайд 4

Учитель физики: Ребята, скажите, а какие детали электрической цепи вам известны, нарисуйте их условные обозначения. (учащиеся называют и рисуют на доске)

Учитель информатики: Рассмотрим на слайде основные детали

Панели деталей конструктора

Слайд 5 Цифровой мультиметр

Переключение режимов работы и пределов измерения производится "щелчком" манипулятора "мышь" на метках соответствующих пределов (при установке указателя на пределы он принимает вид руки).

Мультиметр позволяет проводить измерения:

• напряжений постоянного и переменного тока;

• силы постоянного тока;

• сопротивлений участков цепи постоянного тока.

• проверять наличие контактов с использованием звуковой сигнализации.

Измерение напряжений

Учитель физики: Для измерения напряжения на участке исследуемой цепи необходимо учитывать следующее:

Вольтметр всегда включается параллельно участку цепи, на котором измеряют напряжение (реальный вольтметр может выйти из строя при неправильном включении!);

Какой вид тока - постоянный или переменный, протекает в цепи? Переключатель режимов работы необходимо установить в соответствующую позицию;

Вольтметр показывает эффективное значение переменного напряжения;

При измерении постоянных напряжений вольтметр показывает значение с учетом полярности - если потенциал на измерительном зажиме меньше, чем на общем, на табло высвечивается знак "минус";

Пределы измерения постоянного напряжения: 1000 В, 200 В, 20 В, 2000 мВ, 200 мВ.

Пределы измерения переменного напряжения: 750 В, 200 В.

Входное сопротивление прибора в режиме вольтметра равно 1 МОм.

Измерение силы постоянного тока

Учитель физики: Для измерения силы тока на участке исследуемой цепи необходимо учитывать следующее:

Амперметр всегда включается последовательно в участке цепи, где измеряется сила тока (реальный амперметр может выйти из строя при неправильном включении!);

Наш амперметр может измерять только силу постоянного тока;

При измерении силы тока в цепи, амперметр показывает его значение с учетом полярности: если ток через прибор течет от общей клеммы к измерительной, на табло высвечивается знак "минус";

Пределы измерения силы постоянного тока: 10 А, 200 мА, 20 мА, 2000 мкА;

Входное сопротивление амперметра очень мало (около 10 -6 Ом)

Измерение сопротивлений

Учитель физики: Для измерения сопротивлений необходимо учитывать следующее:

Омметр может измерять только активное сопротивление элементов схемы;

Пределы измерения сопротивлений: 2000 кОм, 200 кОм, 20 кОм, 2000 Ом, 200 Ом и специальный предел для определения контактов со звуковой сигнализацией;

На измеряемый участок схемы прибор подает напряжение 2 В;

Прибором можно определять наличие контакта в схеме, при этом, если сопротивление измеряемого участка меньше 75 Ом, подается звуковой сигнал.

Слайд 6 Двухканальный осциллограф

Учитель физики: Осциллограф предназначен для визуального наблюдения формы переменного напряжения. Он позволяет также определять количественные характеристики сигнала: частоту и амплитуду переменного напряжения, длительность импульса, сдвиг фаз между двумя периодическими сигналами (для этого осциллограф должен быть двухканальным). Входное сопротивление осциллографа достаточно велико (около 10 МОм)

Установка коэффициента усиления

Учитель физики: Для того чтобы изображение сигнала на экране осциллографа не выходило за пределы экрана или не имело слишком малой амплитуды, необходимо правильно выбрать коэффициент усиления канала.

Коэффициент усиления осциллографа задается в Вольтах/деление. Это означает, например, что цена деления шкалы экрана осциллографа по вертикали будет равна 500 мВ, если значение коэффициента усиления выбрать равным 500 мВ/дел.

Коэффициент усиления осциллографа можно изменять в окне "Усиление" путем выбора нужного значения из предложенного списка. Этот список открывается при нажатии на кнопку t, расположенную справа от окна. Кроме того, можно плавно изменять коэффициент усиления в некоторых пределах с помощью движка s, расположенного правее окна с кнопкой. Для этого необходимо установить указатель "мыши" на этот значок, нажать левую кнопку "мыши" и, удерживая ее в нажатом состоянии переместить движок в нужную позицию.

Движок "Сдвиг по вертикали" позволяет смещать луч осциллографа вверх или вниз.

Выбор режима развертки.

Учитель физики: Для правильного отображения периодического сигнала необходимо также выбрать соответствующую длительность развертки осциллографа.

Длительность развертки задается в единицах время/деление. Это означает, например, что цена деления шкалы экрана осциллографа по горизонтали будет равна 20 мс, если значение длительности развертки выбрать равным 20 мс/дел.

Движок "Уровень синхронизации" устанавливает момент времени начала развертки сигнала, соответствующий заданному значению его амплитуды. Этот режим используется для наблюдения сложения перпендикулярных колебаний - фигур Лиссажу.

Движком "Яркость" можно изменять интенсивность свечения лучей осциллографа (при этом яркость масштабной сетки не изменяется).

Измерения с помощью осциллографа

Осциллограф позволяет проводить измерения:

• амплитуды напряжения переменного тока;

• частоты переменного напряжения;

• сдвиг фазы между двумя сигналами.

Практическая работа

Учитель информатики: Мы с вами рассмотрели программу, а теперь мы выполним практическую работу. У вас на столах лежат карточки. Вы выбираете сами, сколько карточек вы будете выполнять:

1 карточка - выполнил удовлетворительно

1 и 2 карточки - выполнил хорошо.

1 и 2 карточки и дополнительный вопрос повышенного уровня - выполнил отлично.

Дополнительный вопрос повышенного уровеня: предположить куда "делось" напряжение.

Карточка №1. Определить общее напряжение в цепи. Заполнить таблицу.

1. Произвести измерения в точках A-N;

N-C; E-F.

Установленное

напряжение лампы

Установленная

мощность

лампы

Показания

вольтметра

№1

100 в

100 Вт

№2

100 в

300 Вт

2. Вычислить общее напряжение по формуле:

U_общее= U₁+ U₂

Условные обозначения:

- лампочка

- ключ;

- батарейка;

- место установки клеммы.

__________________________________________________________________

Карточка №2. Определить общий ток в цепи. Заполнить таблицу.

1. Произвести измерения в точках N-M; Y-S; D-X.

Установленное

напряжение лампы

Установленная

мощность

лампы

Измеренная сила тока

№1

100 в

100 Вт

№2

100 в

300 Вт

2. Вычислить общий ток по формуле:

J_общее= J₁+ J₂

Условные обозначения:

- лампочка

- ключ;

- батарейка;

- место установки клеммы.

1. Заключение

Учитель физики: Ребята, скажите знания по какому предмету сегодня вам оказались более полезны, по физике , математике или информатике?

(Учащиеся как правило отвечают, что по каждому из них на определенном этапе)

Учитель физики: Прошу вас записать на стикерах кратко ответы на следующие вопросы и прикрепить стикеры при выходе из кабинета на доску:

Рефлексия.

Сегодня мне больше всего понравилось….

Я хотел бы еще узнать о ….

Я не знал, что….

Учитель информатики: Ребята, мы предлагаем вам подумать, какой интегрированный курс, устанавливающие межпредметные связи, требующие углубленных знаний в нескольких областях, вы хотели бы посетить ещё! И свой ответ так же отметить на стикере.

Спасибо за интерес в работе и до новых встреч!