Использование цифровой лаборатория «Архимед» при изучении физики.
методическая разработка по физике (7, 8, 9, 10, 11 класс) на тему

Отдел образования Администрации Фроловского муниципального района

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Зеленовская средняя я школа»

Мастер – класс

«Использование цифровой лаборатория «Архимед»

 при   изучении физики».

                                                              Разработан

                                                            учителем физики

                                                            Тарадеевой Татьяной Анатольевной

п. Пригородный 2016

Мастер-класс

Цель: Продемонстрировать возможности использования в образовательном процессе цифровой лаборатории «Архимед» при изучении физики.

Задачи:

1. Обосновать целесообразность использования в образовательном  процессе цифровой лаборатории «Архимед».

2. Рассмотреть различные виды заданий при обучении физике, которые можно выполнить, используя цифровую лабораторию.

3. Представить поэтапно систему учебного занятия с использованием цифровой лаборатории «Архимед».

4. Сформировать умение использовать цифровую лабораторию для выполнения заданий по физике как один из способов обучения на новом качественном уровне.

5. Подвести итоги.

Вступление.

        Уважаемые коллеги! Разрешите представить вашему вниманию  мастер-класс «Использование Цифровой лаборатории «Архимед» при изучении физики».

       Цель – показать, как идет процесс обучения физике на примере использования цифровой лаборатории «Архимед» и что это дает вам лично.

1. Обоснование мастер-класса.

Почему я выбрала эту тему?

В начале XXI века современную жизнь довольно сложно представить без использования информационных технологий. Интенсивный переход к информатизации общества обуславливает все более глубокое внедрение информационных технологий в различные области человеческой деятельности. Это вполне справедливо и для учебного процесса, где без компьютера уже не обойтись.

  Современная школа ставит задачу формирования новой системы универсальных знаний, умений и навыков, а также опыта самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, т.е. современных ключевых компетенций, которые и определяют новое содержание образования. огромную роль в решении этих задач сегодня играет реализация возможности использования в образовательном процессе цифровой лаборатории «Архимед».

     Цифровая лаборатория дает возможность снимать данные, используя целый ряд датчиков: датчики силы, датчики тока и напряжения, датчики освещенности, датчики температуры и т.д. Результаты эксперимента демонстрируются на экране персонального компьютера в виде графика зависимости измеряемой физической величины от времени. Данные могут представляться также в виде таблицы или гистограммы. Дальнейшая обработка полученных данных производиться с использованием специальной программы обработки данных “MULTILAB” на ПК.

      Лаборатории обладают целым рядом неоспоримых достоинств: позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах, дают возможность производить удобную обработку результатов. Обладают мобильностью, что позволяет проводить исследования в «полевых условиях». Позволяют выполнять разнообразные лабораторные исследования, наблюдение, фиксация физических, химических, биологических, природных процессов и явлений, выявление закономерностей, подтверждение гипотезы опытным путем, выявление причинно-следственных связей, межпредметные проекты по естественнонаучному направлению, комплексные работы по элективным, профильным курсам, общественно-полезные работы по анализу и диагностике в сфере экологии, прогноза и анализа природных явлений, техногенных катастроф, поведения живых организмов в экстремальных условиях, профилактики безопасности жизни человека.

     Осваивая лаборатории можно осуществить дифференцированный подход и развить у учащихся интерес к самостоятельной исследовательской деятельности. Эксперименты, проводимые с помощью цифровой лаборатории «Архимед» более наглядны и эффективны, это дает возможность лучше понять и запомнить тему. С цифровыми лабораториями можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования.  

      Цифровые лаборатории обладают целым рядом преимуществ: при проведении лабораторных экспериментов: позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах, дают возможность производить удобную обработку результатов эксперимента возможность сравнения результатов измерения традиционными способами.

Физика – наука экспериментальная. В основе её лежат наблюдения и опыты, и организация практической деятельности учащихся при изучении физики – необходимый фактор, позволяющий повысить интерес  к физической науке, сделать её увлекательной, занимательной и полезной и осознать, что  физика – это не страшно, физика – это интересно и понятно.

          Я хотела бы остановиться на применении цифровой лаборатории на различных этапах обучения физике:

  В рамках элективного курса: «Радиация: дозы, эффекты, риск» выполняли работу по исследованию искусственного и естественного радиационного фона в сельской местности.  В последние годы в связи с модернизацией школьного образования, школы стали оснащаться современным оборудованием.  

            При проведении демонстрационного эксперимента;

Используем лабораторию «Архимед» при изучении темы «Тепловые явления» в 8 классе для проведения демонстрационного эксперимента:

 1) Удельная теплоемкость твердого тела.

  3) Исследование условий кипения воды.

     При выполнении лабораторных работ.

Цифровая лаборатория «Архимед» позволяет на новом уровне проводить не только лабораторные работы, показывать демонстрационные опыты, но и проводить работы исследовательского характера. Очень эффективно применение данного оборудования в тех случаях, когда необходимо зафиксировать незначительные изменения физических величин. Например, при выполнении лабораторной работы «Исследование изменения со временем температуры остывающей воды» в 8 классе;  при изучении в 11 классе темы: «Самоиндукция» для регистрации кратковременного

«всплеска» силы тока при размыкании электрической цепи, содержащей катушку индуктивности.

Таким образом, на практическом использовании цифровой лаборатории «Архимед» я хотела бы остановиться подробнее, так как в начале XXI века современную жизнь довольно сложно представить  без использования современных технологий.

А цифровые лаборатории «Архимед» - новое поколение школьных естественнонаучных лабораторий. Это мощный современный инструмент освоения знаний.

Представление системы учебного занятия.

На данном занятии я выделяю пять этапов.

1. Вступление и постановка цели.
2. Актуализация знаний на основе имеющихся и некоторых новых сведений по рассматриваемому вопросу.
3. Постановка проблемы.  
4. Совместный поиск разрешения поставленной проблемы с элементами исследования.
5. Подведение итогов.

Проведение занятия.

Вступление и постановка цели. 

Прекрасен мир, в котором мы живём! 

Но хрупок он, и сохранить его так важно! 
Прекрасный мир умрет, и мы умрем.

 Спасём же мир, в котором мы живём! 

О чем мы будем говорить на сегодняшнем занятии?

Об экологических  проблемах, но не в мировом масштабе, а на примере отдельно взятого помещения – нашего кабинета и будем надеяться, что в данном случае эта проблема остро не стоит.

Какие факторы могут влиять на здоровье человека?

 Цель нашего занятия - исследовать санитарно-гигиеническое состояние кабинета с помощью датчиков температуры, влажности, освещенности, расстояния, шума, магнитной индукции лаборатории Архимед.

Актуализация знаний.

Давайте посмотрим, из каких элементов состоит данная лаборатория?

Основой цифровой лаборатории Архимед 4.0 является  портативный специализированный регистратор данных USB Link, который можно подключить к USB – порту любого компьютера, набор различных датчиков и программное обеспечение MultiLab.

Какие датчики мы будем использовать на занятии?

Найдите датчик температуры, влажности, освещенности, расстояния, шума, магнитной индукции.

Как подключаются датчики к регистратору данных?

Подключим поочередно датчики температуры, влажности, освещенности, магнитной индукции, шума. (Вспоминаем алгоритм запуска регистратора)

Затем вы можете приступить к изучению экологической обстановки школьного кабинета физики, исследуя уровень освещенности, влажности, шума, магнитного поля в кабинете с помощью лаборатории «Архимед» ,сравнивая показания с нормами.

Цель работы: 

Изучить экологическую обстановку школьного кабинета физики, исследуя уровень освещенности, влажности, шума, магнитного поля в кабинете с помощью лаборатории «Архимед» ,сравнивая показания с нормами.

Задачи:

1. Изучить данные, касающиеся санитарных и общепринятых норм для учебных помещений.

2. Напомнить  методику определения освещённости,  влажности, индукции магнитного поля с помощью цифровой лаборатории «Архимед».

3. Провести исследования по определению уровня освещенности,  влажности, шума, магнитной индукции.

     4. Проанализировать полученную информацию .

     5. Сделать выводы . 

      Объекты исследования.

                 Стационарный компьютер

Проектор

Интерактивная доска

                 Принтер

                 Сотовый телефон

                Зарядное устройство

                 и другое

Используемое оборудование

             специализированный регистратор данных USB Link

набор цифровых датчиков :Датчик освещенности DT009-4  (0-600лк), Микрофонный датчик DT008, Датчик индукции магнитного поля  DT156 (±0,2 мТл).

                  На персональный компьютер установлена программа MultiLab.

Гипотеза:

     Измерения должны совпадать с общепринятыми нормами, что показывает безопасность учебных кабинетов для обучения.

Превышения уровня освещенности , влажности, шума и магнитного излучения может пагубно отразиться на физическом и психическом здоровье детей и учителей.

Ход эксперимента:

Выбираем объект для анализа.

Настраиваем датчик(и) для снятия показаний.

Направляем датчик(и) на выбранный объект.

Изучаем показания приборов

Настраиваем параметры измерений:

             Количество замеров в секунду – 10,

             Время каждого эксперимента –1 - 2 минуты.

           Проводим эксперименты по измерению степени освещенности на расстоянии 50 см от цифровых источников излучения,

             Полученные данные  оформляем в виде графиков или таблиц.

Результаты сравниваем с нормами СанПиНа.

Расстояние между рядами двухместных столов - не менее 60 см;

между рядом столов и наружной продольной стеной - не менее 50 – 70.

 Температура воздуха в зависимости от климатических условий в учебных помещениях и кабинетах 18 - 24 С.

 В помещениях общеобразовательных учреждений относительная влажность воздуха должна составлять 40 - 60 %.В учебных кабинетах, аудиториях, лабораториях уровни освещенности должны соответствовать следующим нормам: на рабочих столах - 300 - 500 лк, в кабинетах технического черчения и рисования - 500 лк, в кабинетах информатики на столах - 300 - 500 лк, на классной доске - 300 - 500 лк, в актовых и спортивных залах (на полу) - 200 лк, в рекреациях (на полу) - 150 лк.При использовании компьютерной техники и необходимости сочетать восприятие информации с экрана и ведение записи в тетради освещенность на столах обучающихся должна быть не ниже 300 лк.  

Нормы Сан ПиНа в помещениях общеобразовательных учреждений:

           Измерения должны совпадать с общепринятыми нормами, что показывает безопасность учебных кабинетов для обучения. Превышения уровня освещенности , влажности, шума и магнитного излучения может пагубно отразиться на физическом и психическом здоровье детей и учителей.

       Природа не признает шуток, она всегда правдива, всегда серьезна, всегда строга; она всегда права; ошибки же и заблуждения исходят от людей. 

                                                                                                      Иоганн Гёте

         Давайте каждый на своем месте беречь окружающую среду, выполняя то, что от нас зависит.  

           Я сегодня остановилась на нескольких видах датчиков. Помимо этих имеются датчики, которые используются при изучении электричества. Если будет желание можно познакомиться с их применением.

Итог.

Сравниваем результаты измерений.

Кабинет безопасен

Рефлексия.

Извлекли ли вы что-нибудь полезное из этого занятия?

Какие рекомендации вы хотели бы предложить?

Какие вопросы хотели бы задать?

Приложение.

Исследование уровня освещенности.

1. Регистратор → Настройка регистратора → Light 0 - 600 →… →Пуск.
2. Измерьте уровни освещенности на столах , у монитора компьютера и т. д. 
3. Запишите средние значения в таблицу.

Исследование уровня влажности.

1. Регистратор → Настройка регистратора →

→ Влажность 0 – 100% →… →Пуск.

2. Измерьте уровень влажности. Запишите среднее значение в таблицу.

Исследование уровня шума.

1. Регистратор → Настройка регистратора →                →… →Пуск.
2. Измерьте уровень шума. Запишите среднее значение в таблицу.

Исследование уровня магнитного поля.

1. Регистратор → Настройка регистратора →   Магнитная индукция +0,5 мТл     →… →Пуск.
2. Измерьте уровень магнитного поля, поворачивая датчик магнитного поля в плоскости стола на полный оборот.
3.  Запишите максимальное и минимальное значения в таблицу.
4. Поднесите датчик к корпусу ноутбука, сотового телефона. Измерьте уровень магнитного поля.

Исследование уровня освещенности, влажности, магнитного поля, шума.

                           Настраиваем параметры измерений:

             Количество замеров в секунду – 10,

             Время каждого эксперимента –1 - 2 минуты.