Нирс/Студенты


КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ

Реализация меж предметных связей "физика + информатика" при изготовлении электромеханической тележки
А.А. Первых

   
   Одной из важнейших черт, характеризующих современный этап развития общества, является его информатизация - объективный процесс, связанный с повышением влияния интеллектуальных видов деятельности на все стороны общественной жизни и ориентированный на использование больших объемов современной, достоверной и исчерпывающей информации.
   Развитие информационных технологий (ИТ), понимаемых как совокупность методов и технических средств, применяемых для сбора, хранения, обработки, передачи, представления информации, позволило специалистам из различных предметных областей использовать компьютер как инструмент автоматизации умственной деятельности. ИТ совершенствуются таким образом, что работа с ними становится доступной достаточно широкому кругу людей, не имеющих в большинстве специальной подготовки, но обладающих некоторыми общими знаниями в работе с информацией, в обращении с компьютерами и их программным обеспечением. Вооружение такими знаниями всех членов общества становится задачей общего образования, что делает необходимой информатизацию последнего.
   Подготовка людей к жизни и труду в условиях информационного общества, что и является основной целью информатизации образования, предполагает формирование умения использовать для решения своих практических задач информационные технологии. Исходя из вышесказанного, следует, что информатика, как школьный предмет, должна занимать в процессе обучения место наравне с такими предметами, как математика, физика и т.д. Реализация одного из основных направлений школьной реформы - включение основ информатики и вычислительной техники в учебный процесс и обеспечение компьютерной грамотности учащихся - объективное требование нынешнего этапа развития производительных сил нашего общества и важнейшая задача системы народного образования.
   В сложившейся ситуации очевидной становится связь физики и информатики. И эта связь будет усиливаться в связи с внедрением новых компьютерных технологий в жизнь человека, опять таки, этот прорыв в технике невозможен без знания физических законов, процессов в тех же самых полупроводниках, без которых не было даже электронных наручных часов. В тоже время без компьютера, этого мощного устройства обработки информации, невозможен дальнейший прогресс в развитии физики и других наук.
   Использование компьютера, а вместе с ним программных пакетов, как средства обучения при изучении физики является неплохим подспорьем при постановке физического эксперимента, что очень важно при слабой материальной базе школы и нехватке приборов в физической лаборатории.
   Например, программный пакет MATLAB позволяет изучить колебания пружинных и нитяных маятников, причем задавать параметры колебательных систем можно самому с клавиатуры.
   Казалось бы, все сказанное говорит о необходимости использования компьютера для изучения физики. Но в том-то и противоречие, что многие учителя игнорируют его использование как средства обучения. Встаёт вопрос: в чем же дело? Ответ прост. Учителю, особенно деревенскому, проблематично найти достойную методику (а часто и сам программный пакет), в которой в роли инструмента обучения выступал бы компьютер.
   Чтобы разрешить эту проблему, кафедрой теоретической физики перед студентами была поставлена задача, суть которой в следующем: необходимо разработать методику преподавания информатики, в которой главная роль отводилась бы компьютеру как средству обучения. Методик было разработано несколько (одновременно они являлись и дипломными работами), но ставки в них делались не только на ПК, но и на механические исполнители, т.к. работая с ними, школьники на реальных примерах видят его огромные возможности не только в обработке графической и текстовой информации, но и в управлении моделями. После накопления некоторых базовых знаний и осознания (анализа) принципов их использования школьники способны синтезировать свои собственные конструкции.
   Методики получились удачными, поэтому, в этом году кафедра поставила перед студентами новую задачу: проанализировать процесс работы над электромеханическим устройством с точки зрения реализации в учебно-воспитательном процессе школы меж предметных связей (МПС) "физика + информатика". Основная цель такой работы - научиться рефлексии, умению осуществления последней в процессе конкретной учебной деятельности - при изготовлении механических исполнителей. При этом работа должна включать в себя как теоретическую, так и практическую части.
   Исходя из этого, первую часть работы мы выполнили как реферат по теме "МПС, их виды и методы реализации". Здесь же изложена теория полупроводниковых приборов, сказано несколько слов о способах их изготовления. Есть также информация, касающаяся логических элементов, выполненных на полупроводниках (элементы или, и, или не, и не, триггеры). Помимо этого есть довольно подробная информация о шаговых двигателях.
   Вторая часть выполнена в виде практической рекомендации, в которой рассказывается, как проектировать и изготавливать механические исполнители, даны рекомендации по подбору деталей, таких как: шаговые двигатели, микросхемы, транзисторы, конденсаторы и др., также даны рекомендации по проверке этих деталей с помощью авометра на неисправность. В нее же включена одна из самых простейших схем подключения шагового двигателя к компьютеру, реализованная на доступных и дешевых деталях. Подробно рассказано о видах монтажа радиодеталей, о способах протравки плат (в частности фольгинированного стеклотекстолита) с помощью хлорного железа. Не оставлены без внимания и способы пайки с использованием низкотемпературного припоя и сосновой канифоли, предложен способ модернизации мощного высоковольтного паяльником.
   После решения проблем изготовления механического исполнителя решена проблема сопряжения его с компьютером через LPT порт, представлена разработка программы обслуживания исполнителя. Очень подробно рассмотрен один из способов реализации обратной связи (ОС), с использованием радиолокатора. Реализация вышеупомянутой обратной связи позволяет выполнить ряд лабораторных работ по подсчету окружающих исполнитель предметов, расчету расстояний до них, причем все это происходит в автоматическом режиме. Упомянуты в работе и проблемы техники безопасности при работе с паяльником и химическими веществами.
   Выполненную работу рекомендуется использовать учителям физики, являющихся одновременно руководителями радиолюбительских (физико-технических) кружков.
   Предполагается, что использование данной работы поможет руководителю кружка не только в конструировании электромеханического исполнителя, но и позволит улучшить качество организации учебного процесса по выше упомянутым предметам, поспособствует организации воспитательного процесса в школе. Школьникам же позволит получить дополнительные и закрепить имеющиеся знания по электронике, технике и строению компьютера, приучит их к самостоятельной творческой работе, воспитает ответственность, аккуратность, сформирует отношение к себе как само реализующимся личностям, разовьет инициативу.


Назад
Скачать